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进程:是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
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线程:是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一些在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。
区别:
(1)、一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程;
(2)、线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高;
(3)、进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉。
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一、Android进程间通信方式
1.Bundle
由于Activity,Service,Receiver都是可以通过Intent来携带Bundle传输数据的,所以我们可以在一个进程中通过Intent将携带数据的Bundle发送到另一个进程的组件。
缺点:无法传输Bundle不支持的数据类型。
2.ContentProvider
ContentProvider是Android四大组件之一,以表格的方式来储存数据,提供给外界,即Content Provider可以跨进程访问其他应用程序中的数据。用法是继承ContentProvider,实现onCreate,query,update,insert,delete和getType方法,onCreate是负责创建时做一些初始化的工作,增删查改的方法就是对数据的查询和修改,getType是返回一个String,表示Uri请求的类型。注册完后就可以使用ContentResolver去请求指定的Uri。
3.文件
两个进程可以到同一个文件去交换数据,我们不仅可以保存文本文件,还可以将对象持久化到文件,从另一个文件恢复。要注意的是,当并发读/写时可能会出现并发的问题。
4.Broadcast
Broadcast可以向android系统中所有应用程序发送广播,而需要跨进程通讯的应用程序可以监听这些广播。
5.AIDL方式
Service和Content Provider类似,也可以访问其他应用程序中的数据,Content Provider返回的是Cursor对象,而Service返回的是Java对象,这种可以跨进程通讯的服务叫AIDL服务。
AIDL通过定义服务端暴露的接口,以提供给客户端来调用,AIDL使服务器可以并行处理,而Messenger封装了AIDL之后只能串行运行,所以Messenger一般用作消息传递。
6.Messenger
Messenger是基于AIDL实现的,服务端(被动方)提供一个Service来处理客户端(主动方)连接,维护一个Handler来创建Messenger,在onBind时返回Messenger的binder。
双方用Messenger来发送数据,用Handler来处理数据。Messenger处理数据依靠Handler,所以是串行的,也就是说,Handler接到多个message时,就要排队依次处理。
7.Socket
Socket方法是通过网络来进行数据交换,注意的是要在子线程请求,不然会堵塞主线程。客户端和服务端建立连接之后即可不断传输数据,比较适合实时的数据传输
二、Android线程间通信方式
一般说线程间通信主要是指主线程(也叫UI线程)和子线程之间的通信,主要有以下两种方式:
1.AsyncTask机制
AsyncTask,异步任务,也就是说在UI线程运行的时候,可以在后台的执行一些异步的操作;AsyncTask可以很容易且正确地使用UI线程,AsyncTask允许进行后台操作,并在不显示使用工作线程或Handler机制的情况下,将结果反馈给UI线程。但是AsyncTask只能用于短时间的操作(最多几秒就应该结束的操作),如果需要长时间运行在后台,就不适合使用AsyncTask了,只能去使用Java提供的其他API来实现。
2.Handler机制
Handler,继承自Object类,用来发送和处理Message对象或Runnable对象;Handler在创建时会与当前所在的线程的Looper对象相关联(如果当前线程的Looper为空或不存在,则会抛出异常,此时需要在线程中主动调用Looper.prepare()来创建一个Looper对象)。使用Handler的主要作用就是在后面的过程中发送和处理Message对象和让其他的线程完成某一个动作(如在工作线程中通过Handler对象发送一个Message对象,让UI线程进行UI的更新,然后UI线程就会在MessageQueue中得到这个Message对象(取出Message对象是由其相关联的Looper对象完成的),并作出相应的响应)。
三、Android两个子线程之间通信
面试的过程中,有些面试官可能会问Android子线程之间的通信方式,由于绝大部分程序员主要关注的是Android主线程和子线程之间的通信,所以这个问题很容易让人懵逼。
主线程和子线程之间的通信可以通过主线程中的handler把子线程中的message发给主线程中的looper,或者,主线程中的handler通过post向looper中发送一个runnable。但looper默认存在于main线程中,子线程中没有Looper,该怎么办呢?其实原理很简单,把looper绑定到子线程中,并且创建一个handler。在另一个线程中通过这个handler发送消息,就可以实现子线程之间的通信了。
子线程创建handler的两种方式:
方式一:给子线程创建Looper对象:
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
Looper.prepare(); // 给这个Thread创建Looper对象,一个Thead只有一个Looper对象
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
Toast.makeText(getApplicationContext(), "handleMessage", Toast.LENGTH_LONG).show();
}
};
handler.sendEmptyMessage(1);
Looper.loop(); // 不断遍历MessageQueue中是否有消息
};
}).start();
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方式二:获取主线程的looper,或者说是UI线程的looper:
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()){ // 区别在这!!!
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
Toast.makeText(getApplicationContext(), "handleMessage", Toast.LENGTH_LONG).show();
}
};
handler.sendEmptyMessage(1);
};
}).start();
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handler是android特有的机制,最大的好处就是实现了Activity主线程(就是UI主线程)和其他线程(自己定义的Thread)之间的数据通信。Timer和Thread是实现多线程的,而handler是实现线程间通信的,二者很大不同,关于handler的用法
Android 中线程可分为 主线程 和 子线程 两类,其中主线程也就是 UI线程 ,它的主要这作用就是运行四大组件、处理界面交互。子线程则主要是处理耗时任务,也是我们要重点分析的。
首先 Java 中的各种线程在 Android 里是通用的,Android 特有的线程形态也是基于 Java 的实现的,所以有必要先简单的了解下 Java 中的线程,本文主要包括以下内容:
在 Java 中要创建子线程可以直接继承 Thread 类,重写 run() 方法:
或者实现 Runnable 接口,然后用Thread执行Runnable,这种方式比较常用:
简单的总结下:
Callable 和 Runnable 类似,都可以用来处理具体的耗时任务逻辑的,但是但具体的差别在哪里呢?看一个小例子:
定义 MyCallable 实现了 Callable 接口,和之前 Runnable 的 run() 方法对比下, call() 方法是有返回值的哦,泛型就是返回值的类型:
一般会通过线程池来执行 Callable (线程池相关内容后边会讲到),执行结果就是一个 Future 对象:
可以看到,通过线程池执行 MyCallable 对象返回了一个 Future 对象,取出执行结果。
Future 是一个接口,从其内部的方法可以看出它提供了取消任务(有坑!!!)、判断任务是否完成、获取任务结果的功能:
Future 接口有一个 FutureTask 实现类,同时 FutureTask 也实现了 Runnable 接口,并提供了两个构造函数:
用 FutureTask 一个参数的构造函数来改造下上边的例子:
FutureTask 内部有一个 done() 方法,代表 Callable 中的任务已经结束,可以用来获取执行结果:
所以 Future + Callable 的组合可以更方便的获取子线程任务的执行结果,更好的控制任务的执行,主要的用法先说这么多了,其实 AsyncTask 内部也是类似的实现!
注意, Future 并不能取消掉运行中的任务,这点在后边的 AsyncTask 解析中有提到。
Java 中线程池的具体的实现类是 ThreadPoolExecutor ,继承了 Executor 接口,这些线程池在 Android 中也是通用的。使用线程池的好处:
常用的构造函数如下:
一个常规线程池可以按照如下方式来实现:
执行任务:
基于 ThreadPoolExecutor ,系统扩展了几类具有新特性的线程池:
线程池可以通过 execute() 、 submit() 方法开始执行任务,主要差别从方法的声明就可以看出,由于 submit() 有返回值,可以方便得到任务的执行结果:
要关闭线程池可以使用如下方法:
IntentService 是 Android 中一种特殊的 Service,可用于执行后台耗时任务,任务结束时会自动停止,由于属于系统的四大组件之一,相比一般线程具有较高的优先级,不容易被杀死。用法和普通 Service 基本一致,只需要在 onHandleIntent() 中处理耗时任务即可:
至于 HandlerThread,它是 IntentService 内部实现的重要部分,细节内容会在 IntentService 源码中说到。
IntentService 首次创建被启动的时候其生命周期方法 onCreate() 会先被调用,所以我们从这个方法开始分析:
这里出现了 HandlerThread 和 ServiceHandler 两个类,先搞明白它们的作用,以便后续的分析。
首先看 HandlerThread 的核心实现:
首先它继承了 Thread 类,可以当做子线程来使用,并在 run() 方法中创建了一个消息循环系统、开启消息循环。
ServiceHandler 是 IntentService 的内部类,继承了 Handler,具体内容后续分析:
现在回过头来看 onCreate() 方法主要是一些初始化的操作, 首先创建了一个 thread 对象,并启动线程,然后用其内部的 Looper 对象 创建一个 mServiceHandler 对象,将子线程的 Looper 和 ServiceHandler 建立了绑定关系,这样就可以使用 mServiceHandler 将消息发送到子线程去处理了。
生命周期方法 onStartCommand() 方法会在 IntentService 每次被启动时调用,一般会这里处理启动 IntentService 传递 Intent 解析携带的数据:
又调用了 start() 方法:
就是用 mServiceHandler 发送了一条包含 startId 和 intent 的消息,消息的发送还是在主线程进行的,接下来消息的接收、处理就是在子线程进行的:
当接收到消息时,通过 onHandleIntent() 方法在子线程处理 intent 对象, onHandleIntent() 方法执行结束后,通过 stopSelf(msg.arg1) 等待所有消息处理完毕后终止服务。
为什么消息的处理是在子线程呢?这里涉及到 Handler 的内部消息机制,简单的说,因为 ServiceHandler 使用的 Looper 对象就是在 HandlerThread 这个子线程类里创建的,并通过 Looper.loop() 开启消息循环,不断从消息队列(单链表)中取出消息,并执行,截取 loop() 的部分源码:
dispatchMessage() 方法间接会调用 handleMessage() 方法,所以最终 onHandleIntent() 就在子线程中划线执行了,即 HandlerThread 的 run() 方法。
这就是 IntentService 实现的核心,通过 HandlerThread + Hanlder 把启动 IntentService 的 Intent 从主线程切换到子线程,实现让 Service 可以处理耗时任务的功能!
AsyncTask 是 Android 中轻量级的异步任务抽象类,它的内部主要由线程池以及 Handler 实现,在线程池中执行耗时任务并把结果通过 Handler 机制中转到主线程以实现UI操作。典型的用法如下:
从 Android3.0 开始,AsyncTask 默认是串行执行的:
如果需要并行执行可以这么做:
AsyncTask 的源码不多,还是比较容易理解的。根据上边的用法,可以从 execute() 方法开始我们的分析:
看到 @MainThread 注解了吗?所以 execute() 方法需要在主线程执行哦!
进而又调用了 executeOnExecutor() :
可以看到,当任务正在执行或者已经完成,如果又被执行会抛出异常!回调方法 onPreExecute() 最先被执行了。
传入的 sDefaultExecutor 参数,是一个自定义的串行线程池对象,所有任务在该线程池中排队执行:
可以看到 SerialExecutor 线程池仅用于任务的排队, THREAD_POOL_EXECUTOR 线程池才是用于执行真正的任务,就是我们线程池部分讲到的 ThreadPoolExecutor :
再回到 executeOnExecutor() 方法中,那么 exec.execute(mFuture) 就是触发线程池开始执行任务的操作了。
那 executeOnExecutor() 方法中的 mWorker 是什么? mFuture 是什么?答案在 AsyncTask 的构造函数中:
原来 mWorker 是一个 Callable 对象, mFuture 是一个 FutureTask 对象,继承了 Runnable 接口。所以 mWorker 的 call() 方法会在 mFuture 的 run() 方法中执行,所以 mWorker 的 call() 方法在线程池得到执行!
同时 doInBackground() 方法就在 call() 中方法,所以我们自定义的耗时任务逻辑得到执行,不就是我们第二部分讲的那一套吗!
doInBackground() 的返回值会传递给 postResult() 方法:
就是通过 Handler 将最终的耗时任务结果从子线程发送到主线程,具体的过程是这样的, getHandler() 得到的就是 AsyncTask 构造函数中初始化的 mHandler , mHander 又是通过 getMainHandler() 赋值的:
可以在看到 sHandler 是一个 InternalHandler 类对象:
所以 getHandler() 就是在得到在主线程创建的 InternalHandler 对象,所以
就可以完成耗时任务结果从子线程到主线程的切换,进而可以进行相关UI操作了。
当消息是 MESSAGE_POST_RESULT 时,代表任务执行完成, finish() 方法被调用:
如果任务没有被取消的话执行 onPostExecute() ,否则执行 onCancelled() 。
如果消息是 MESSAGE_POST_PROGRESS , onProgressUpdate() 方法被执行,根据之前的用法可以 onProgressUpdate() 的执行需要我们手动调用 publishProgress() 方法,就是通过 Handler 来发送进度数据:
进行中的任务如何取消呢?AsyncTask 提供了一个 cancel(boolean mayInterruptIfRunning) ,参数代表是否中断正在执行的线程任务,但是呢并不靠谱, cancel() 的方法注释中有这么一段:
大致意思就是调用 cancel() 方法后, onCancelled(Object) 回调方法会在 doInBackground() 之后被执行而 onPostExecute() 将不会被执行,同时你应该 doInBackground() 回调方法中通过 isCancelled() 来检查任务是否已取消,进而去终止任务的执行!
所以只能自己动手了:
AsyncTask 整体的实现流程就这些了,源码是最好的老师,自己跟着源码走一遍有些问题可能就豁然开朗了!
在处理app启动速度的时候,可以设置主线程的优先级,保证主线程占用的cpu足够久。进程的oom_adj,决定了当内存不够的时候,lmk会根据oom_adj的大小依次释放内存。
android中对线程等级划分如下:
设置线程的优先级分为:android 提供的api和java sdk自带的api
注意: 要使用android提供的api设置,用java提供的作用不够显著
作用: 可以在主线程设置主线层等级;在Glide加载图片的时候设置低优先级。当图片量很大的时候可以降低加载图片线程的等级
android内存不够了,会触发oom机制,lowMemoryKiller会根据每个进程的oom_adj的等级,依次杀死进程,释放内存。
lom会根据free的内存的值,来判断kill掉哪个等级下的进程。例如当空闲内存只有64M了。会kill掉oom_adj 为12-15的进程
真实案例:应用A跳到第三方应用B,在第三方应用B中播放视频,加载大量图片,导致返回的时候,应用A走了SplashActivity。通过logcat发现A应用被kill掉了
Android的handler机制的原理分为异步通信准备,消息发送,消息循环,消息处理。
1、异步通信准备
在主线程中创建处理器对象(Looper)、 消息队列对象(Message Queue)和Handler对象。
2、消息入队
工作线程通过Handler发送消息(Message) 到消息队列(Message Queue)中。
3、消息循环
消息出队: Looper循环取出消息队列(Message Queue) 中的的消息(Message)。
消息分发: Looper将取出的消息 (Message) 发送给创建该消息的处理者(Handler)。
4、消息处理
处理者(Handler) 接收处理器(Looper) 发送过来的消息(Message),根据消息(Message) 进行U操作。
handler的作用
handler是android线程之间的消息机制,主要的作用是将一个任务切换到指定的线程中去执行,(准确的说是切换到构成handler的looper所在的线程中去出处理)android系统中的一个例子就是主线程中的所有操作都是通过主线程中的handler去处理的。
Handler的运行需要底层的 messagequeue和 looper做支撑。
具体如下:
在一个Android 程序开始运行的时候,会单独启动一个Process。默认的情况下,所有这个程序中的Activity或者Service(Service和 Activity只是Android提供的Components中的两种,除此之外还有Content Provider和Broadcast Receiver)都会跑在这个Process。
一个Android 程序默认情况下也只有一个Process,但一个Process下却可以有许多个Thread。在这么多Thread当中,有一个Thread,我们称之为UI Thread。UI Thread在Android程序运行的时候就被创建,是一个Process当中的主线程Main Thread,主要是负责控制UI界面的显示、更新和控件交互。在Android程序创建之初,一个Process呈现的是单线程模型,所有的任务都在一个线程中运行。因此,我们认为,UI Thread所执行的每一个函数,所花费的时间都应该是越短越好。而其他比较费时的工作(访问网络,下载数据,查询数据库等),都应该交由子线程去执行,以免阻塞主线程。
那么,UI Thread如何和其他Thread一起工作呢?常用方法是:诞生一个主线程的Handler物件,当做Listener去让子线程能将讯息Push到主线程的Message Quene里,以便触发主线程的handlerMessage()函数,让主线程知道子线程的状态,并在主线程更新UI。
例如,在子线程的状态发生变化时,我们需要更新UI。如果在子线程中直接更新UI,通常会抛出下面的异常:
11-07 13:33:04.393: ERROR/JavaBinder(1029):android.view.ViewRoot$CalledFromWrongThreadException:Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.
意思是,无法在子线程中更新UI。为此,我们需要通过Handler物件,通知主线程Ui Thread来更新界面。