active。在Android的世界里,一个Activity处于前台之时,如果能采集用户的input事件,就可以判定为active,如果中途弹出一个Dialog,Dialog变成新的active实体,直接面对用户的操作。被部分遮挡的activity尽管依然可见,但状态却变为inactive。不能正确的区分visible和active是很多初级程序员会犯的错误。Service,如果一个进程包含Service(称为Service Process),那么在“重要性”上就会被系统区别对待,其优先级自然会高于不包含Service的进程(称为Background Process),最后还剩一类空进程(Empty Process)。Empty Process初看有些费解,一个Process如果什么都不做,还有什么存在的必要。其实Empty Process并不Empty,还存在不少的内存占用。Memory被分为Clean Memory和Dirty Memory,Clean Memory是App启动被加载到内存之后原始占用的那一部分内存,一般包括初始的stack, heap, text, data等segment,Dirty Memory是由于用户操作所改变的那部分内存,也就是App的状态值。系统在出现Low Memory Warning的时候会首先清掉Dirty Memory,对于用户来说,操作的进度就全部丢失了,即使再次点击App图标,也是一切从头开始。但由于Clean Memory没有被清除,避免了从磁盘重新读取app数据的io损耗,启动会变快。这也是为什么很多人会感觉手机重启后,app打开的速度都比较慢。Clean Memory,这部分Memory对于提升App的启动速度大有帮助。显而易见Empty Process的优先级是最低的。
进程的优先级从高到低依次分为五类,越往下,在内存紧张的时候越有可能被系统杀掉。简而言之,越是容易被用户感知到的进程,其优先级必定更高。
线程调度(Thread Scheduling)
Android系统基于精简过后的linux内核,其线程的调度受时间片轮转和优先级控制等诸多因素影响。不少初学者会认为某个线程分配到的time slice多少是按照其优先级与其它线程优先级对比所决定的,这并不完全正确。
Linux系统的调度器在分配time slice的时候,采用的CFS(completely fair scheduler)策略。这种策略不但会参考单个线程的优先级,还会追踪每个线程已经获取到的time slice数量,如果高优先级的线程已经执行了很长时间,但低优先级的线程一直在等待,后续系统会保证低优先级的线程也能获取更多的CPU时间。显然使用这种调度策略的话,优先级高的线程并不一定能在争取time slice上有绝对的优势,所以Android系统在线程调度上使用了cgroups的概念,cgroups能更好的凸显某些线程的重要性,使得优先级更高的线程明确的获取到更多的time slice。
Android将线程分为多个group,其中两类group尤其重要。一类是default group,UI线程属于这一类。另一类是background group,工作线程应该归属到这一类。background group当中所有的线程加起来总共也只能分配到5~10%的time slice,剩下的全部分配给default group,这样设计显然能保证UI线程绘制UI的流畅性。

有不少人吐槽Android系统之所以不如iOS流畅,是因为UI线程的优先级和普通工作线程一致导致的。这其实是个误会,Android的设计者实际上提供了background group的概念来降低工作线程的CPU资源消耗,只不过与iOS不同的是,Android开发者需要显式的将工作线程归于background group。
new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); }}).start();所以在我们决定新启一个线程执行任务的时候,首先要问自己这个任务在完成时间上是否重要到要和UI线程争夺CPU资源。如果不是,降低线程优先级将其归于background group,如果是,则需要进一步的profile看这个线程是否造成UI线程的卡顿。thread的优先级也可以改变其所属的control groups,从而影响CPU time slice的分配。但进程的属性变化也会影响到线程的调度,当一个App进入后台的时候,该App所属的整个进程都将进入background group,以确保处于foreground,用户可见的新进程能获取到尽可能多的CPU资源。用adb可以查看不同进程的当前调度策略。$ adb shell ps -P当你的App重新被用户切换到前台的时候,进程当中所属的线程又会回归的原来的
group。在这些用户频繁切换的过程当中,thread的优先级并不会发生变化,但系统在time slice的分配上却在不停的调整。switch context也会带来额外的开销。如果随意开启新线程,随着业务的膨胀,很容易在App运行的某个时间点发现几十个线程同时在运行。后果是原本想解决UI流畅性,却反而导致了偶现的不可控的卡顿。new Thread()new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() { }}).start();这种方式仅仅是起动了一个新的线程,没有任务的概念,不能做状态的管理。start之后,run当中的代码就一定会执行到底,无法中途取消。Default,归于default cgroup,会平等的和UI线程争夺CPU资源。这一点尤其需要注意,在对UI性能要求高的场景下要记得Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);虽说处于
background group的线程总共只能争取到5~10%的CPU资源,但这对绝大部分的后台任务处理都绰绰有余了,1ms和10ms对用户来说,都是快到无法感知,所以我们一般都偏向于在background group当中执行工作线程任务。public class MyAsyncTask extends AsyncTask {@Override protected Object doInBackground(Object[] params) {return null; }@Override protected void onPreExecute() { super.onPreExecute(); }@Override protected void onPostExecute(Object o) { super.onPostExecute(o); }}和使用Thread()不同的是,多了几处API回调来严格规范工作线程与UI线程之间的交互。我们大部分的业务场景几乎都符合这种规范,比如去磁盘读取图片,缩放处理需要在工作线程执行,最后绘制到ImageView控件需要切换到UI线程。Thread()方式更为灵活。值得注意的是AsyncTask的cancel()方法并不会终止任务的执行,开发者需要自己去检查cancel的状态值来决定是否中止任务。background,对UI线程的执行影响极小。Thread()和AsyncTask都会显得力不从心。HandlerThread却能胜任这些需求甚至更多。Handler,Thread,Looper,MessageQueue几个概念相结合。Handler是线程对外的接口,所有新的message或者runnable都通过handler post到工作线程。Looper在MessageQueue取到新的任务就切换到工作线程去执行。不同的post方法可以让我们对任务做精细的控制,什么时候执行,执行的顺序都可以控制。HandlerThread最大的优势在于引入MessageQueue概念,可以进行多任务队列管理。MessageQueue。这一点和Thread(),AsyncTask都不同,thread实例的重用可以避免线程相关的对象的频繁重建和销毁。HandlerThread较之Thread(),AsyncTask需要写更多的代码,但在实用性,灵活度,安全性上都有更好的表现。Thread(),AsyncTask适合处理单个任务的场景,HandlerThread适合串行处理多任务的场景。当需要并行的处理多任务之时,ThreadPoolExecutor是更好的选择。public static Executor THREAD_POOL_EXECUTOR= new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);线程池可以避免线程的频繁创建和销毁,显然性能更好,但线程池并发的特性往往也是疑难杂症的源头,是代码降级和失控的开始。多线程并行导致的bug往往是偶现的,不方便调试,一旦出现就会耗掉大量的开发精力。
IntentService又是另一种开工作线程的方式,从名字就可以看出这个工作线程会带有service的属性。和AsyncTask不同,没有和UI线程的交互,也不像HandlerThread的工作线程会一直存活。IntentService背后其实也有一个HandlerThread来串行的处理Message Queue,从IntentService的onCreate方法可以看出:@Overridepublic void onCreate() {// TODO: It would be nice to have an option to hold a partial wakelock// during processing, and to have a static startService(Context, Intent)// method that would launch the service & hand off a wakelock. super.onCreate();HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");thread.start(); mServiceLooper = thread.getLooper();mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);}只不过在所有的Message处理完毕之后,工作线程会自动结束。所以可以把IntentService看做是Service和HandlerThread的结合体,适合需要在工作线程处理UI无关任务的场景。