進程和線程Processes and Threads

官方文檔介紹：

如果某個應用程序組件是第一次被啟動，且這時應用程序也沒有其他組件在運行，則Android系統會為應用程序創建一個包含單個線程的linux進程。默認情況下，同一個應用程序的所有組件都運行在同一個進程和線程裡(叫做“main”主線程)。如果組件啟動時，已經存在應用程序的進程了(因為應用程序的其它組件已經在運行了)，則此組件會在已有的進程和線程中啟動運行。不過，可以指定組件運行在其他進程裡，也可以為任何進程創建額外的線程。

默認情況下，每個應用程序運行在各自的進程中，應用程序中的所有組件也都運行在其中。

activity中所有運行緩慢的、阻塞的操作都應該運行在新建的線程中，以免減緩用戶界面運行速度。

進程

默認情況下，同一個應用程序內的所有組件都是運行在同一個進程中的，大部分應用程序也不會去改變它。不過，如果需要指定某個特定組件所屬的進程，則可以利用manifest 文件來達到目的。

manifest文件中的每種組件元素——、、和——都支持定義android:process屬性，用於指定組件運行的進程。設置此屬性即可實現每個組件在各自的進程中運行，或者某幾個組件共享一個進程而其它組件運行於獨立的進程。設置此屬性也可以讓不同應用程序的組件運行在同一個進程中——實現多個應用程序共享同一個Linux用戶ID、賦予同樣的權限。

元素也支持android:process屬性，用於指定所有組件的默認進程。

如果內存不足，可又有其它為用戶提供更緊急服務的進程需要更多內存，Android可能會決定關閉一個進程。在此進程中運行著的應用程序組件也會因此被銷毀。當需要再次工作時，會為這些組件重新創建一個進程。

在決定關閉哪個進程的時候，Android系統會權衡它們相對用戶的重要程度。比如，相對於一個擁有可見activity的進程，更有可能去關閉一個activity已經在屏幕上看不見的進程。也就是說，是否終止一個進程，取決於運行在此進程中組件的狀態。終止進程的判定規則將在後續內容中討論。

進程的生命周期

Android系統試圖盡可能長時間地保持應用程序進程，但為了新建或者運行更加重要的進程，總是需要清除過時進程來回收內存。為了決定保留或終止哪個進程，根據進程內運行的組件及這些組件的狀態，系統把每個進程都劃入一個“重要性層次結構”中。重要性最低的進程首先會被清除，然後是下一個最低的，依此類推，這都是恢復系統資源所必需的。

重要性層次結構共有5級，以下列表按照重要程度列出了各類進程(第一類進程是最重要的，將最後一個被終止)：

1. 前台進程

用戶當前操作所必須的進程。滿足以下任一條件時，進程被視作處於前台：

其中運行著正與用戶交互的Activity(Activity對象的onResume()]方法已被調用)。

其中運行著被正與用戶交互的activity綁定的服務。

其中運行著“前台”服務——服務以[startForeground()方式被調用。

其中運行著正在執行生命周期回調方法(onCreate()、onStart()或onDestroy())的服務。

其中運行著正在執行onReceive()方法的BroadcastReceiver。

一般而言，任何時刻前台進程都是為數不多的，只有迫不得已——當內存不足以維持它們同時運行時——才會被終止。通常，設備這時候已經到了使用虛擬內存的地步，終止一些前台進程是為了保證用戶界面的及時響應。

2. 可見進程

沒有前台組件、但仍會影響用戶在屏幕上所見內容的進程。滿足以下任一條件時，進程被認為是可見的：

其中運行著不在前台的Activity，但用戶仍然可見到此activity(onPause()方法被調用了)。比如以下場合就可能發生這種情況：前台activity打開了一個對話框，而之前的activity還允許顯示在後面。

其中運行著被可見(或前台)activity綁定的服務。

可見進程被認為是非常重要的進程，除非無法維持所有前台進程同時運行了，它們是不會被終止的。

3. 服務進程

此進程運行著由startService()方法啟動的服務，它不會升級為上述兩級別。盡管服務進程不直接和用戶所見內容關聯，但他們通常在執行一些用戶關心的操作(比如在後台播放音樂或從網絡下載數據)。因此，除非內存不足以維持所有前台、可見進程同時運行，系統會保持服務進程的運行。

4. 後台進程

包含目前用戶不可見activity(Activity對象的onStop()方法已被調用)的進程。這些進程對用戶體驗沒有直接的影響，系統可能在任意時間終止它們，以回收內存供前台進程、可見進程及服務進程使用。通常會有很多後台進程在運行，所以它們被保存在一個LRU(最近最少使用)列表中，以確保最近被用戶使用的activity最後一個被終止。如果一個activity正確實現了生命周期方法，並保存了當前的狀態，則終止此類進程不會對用戶體驗產生可見的影響。因為在用戶返回時，activity會恢復所有可見的狀態。關於保存和恢復狀態的詳細信息，請參閱Activity文檔。

5. 空進程

不含任何活動應用程序組件的進程。保留這種進程的唯一目的就是用作緩存，以改善下次在此進程中運行組件的啟動時間。為了在進程緩存和內核緩存間平衡系統整體資源，系統經常會終止這種進程。

依據進程中目前活躍組件的重要程度，Android會給進程評估一個盡可能高的級別。例如：如果一個進程中運行著一個服務和一個用戶可見的activity，則此進程會被評定為可見進程，而不是服務進程。

此外，一個進程的級別可能會由於其它進程的依賴而被提高——為其它進程提供服務的進程級別永遠不會低於使用此服務的進程。比如：如果A進程中的content provider為進程B中的客戶端提供服務，或進程A中的服務被進程B中的組件所調用，則A進程至少被視為與進程B同樣重要。

因為運行服務的進程級別是高於後台activity進程的，所以，如果activity需要啟動一個長時間運行的操作，則為其啟動一個服務會比簡單地創建一個工作線程更好些——尤其是該操作時間比activity的生存期還要長的情況下。比如，一個activity要把圖片上傳至Web網站，就應該創建一個服務來執行之，即使用戶離開了此activity，上傳還是會在後台繼續運行。不論activity發生什麼情況，使用服務可以保證操作至少擁有“服務進程”的優先級。同理，廣播接收器broadcast receiver也是使用服務來處理耗時任務的，而不是簡單地把它放入線程中。

線程

應用程序啟動時，系統會為它創建一個名為“main”的主線程。主線程非常重要，因為它負責把事件分發給相應的用戶界面widget——包括屏幕繪圖事件。它也是應用程序與Android UI組件包(來自android.widget和android.view包)進行交互的線程。因此，主線程有時也被叫做UI線程。

系統並不會為每個組件的實例都創建單獨的線程。運行於同一個進程中的所有組件都是在UI線程中實例化的，對每個組件的系統調用也都是由UI線程分發的。因此，對系統回調進行響應的方法(比如報告用戶操作的onKeyDown()或生命周期回調方法)總是運行在UI線程中。

舉個例子，當用戶觸摸屏幕上的按鈕時，應用程序的UI線程把觸摸事件分發給widget，widget先把自己置為按下狀態，再發送一個顯示區域已失效(invalidate)的請求到事件隊列中。UI線程從隊列中取出此請求，並通知widget重繪自己。

如果應用程序在與用戶交互的同時需要執行繁重的任務，單線程模式可能會導致運行性能很低下，除非你的應用程序設計得很精妙。尤其是UI線程要處理所有任務時，那些耗時很長的操作——諸如訪問網絡或查詢數據庫等——將會阻塞整個UI(線程)。一旦線程被阻塞，所有事件都不能被分發，包括屏幕繪圖事件。從用戶的角度看來，應用程序看上去像是掛起了。更糟糕的是，如果UI線程被阻塞超過一定時間(目前大約是5秒鐘)，用戶就會被提示那個可惡的“應用程序沒有響應”(ANR)對話框。如果引起用戶不滿，他可能就會退出並刪除這個應用程序。

此外，Andoid的UI組件包並不是線程安全的。因此不允許從工作線程中操作UI——只能從UI線程中操作用戶界面。於是，Andoid的單線程模式必須遵守兩個規則：

不要阻塞UI線程。

不要在UI線程之外訪問Andoid的UI組件包。

工作線程

根據以上對單線程模式的描述，要想保證程序界面的響應能力，關鍵是不能阻塞UI線程。如果操作不能很快完成，應該讓它們在單獨的線程中運行(“後台”或“工作”線程)。

例如：以下響應鼠標點擊的代碼實現了在單獨線程中下載圖片並在ImageView顯示：

publicvoid onClick(View v){newThread(newRunnable(){publicvoid run(){Bitmap b = loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");

mImageView.setImageBitmap(b);}}).start();}

乍看起來，這段代碼似乎能運行得很好，因為創建了一個新的線程來處理訪問網絡的操作。可是它違反了單線程模式的第二條規則：不要在UI線程之外訪問Andoid的UI組件包——以上例子在工作線程裡而不是UI線程裡修改了ImageView。這可能導致不明確、不可預見的後果，要跟蹤這種情況也是很困難很耗時間的。

為了解決以上問題，Android提供了幾種途徑來從其它線程中訪問UI線程。下面列出了有助於解決問題的幾種方法：

Activity.runOnUiThread(Runnable)

View.post(Runnable)

long) View.postDelayed(Runnable, long)

比如說，可以使用View.post(Runnable)方法來修正上面的代碼：

publicvoid onClick(View v){newThread(newRunnable(){publicvoid run(){finalBitmap bitmap = loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");

mImageView.post(newRunnable(){publicvoid run(){

mImageView.setImageBitmap(bitmap);}});}}).start();}

以上代碼的執行現在是線程安全的了：網絡相關的操作在單獨的線程裡完成，而ImageView是在UI線程裡操縱的。

不過，隨著操作變得越來越復雜，這類代碼也會變得很復雜很難維護。為了用工作線程完成更加復雜的交互處理，可以考慮在工作線程中用Handler來處理UI線程分發過來的消息。當然，最好的解決方案也許就是繼承使用異步任務類AsyncTask，此類簡化了一些工作線程和UI交互的操作。

異步任務AsyncTask 允許以異步的方式對用戶界面進行操作。它先阻塞工作線程，再在UI線程中呈現結果，在此過程中不需要對線程和handler進行人工干預。

要使用異步任務，必須繼承AsyncTask類並實現doInBackground()回調方法，該對象將運行於一個後台線程池中。要更新UI時，須實現onPostExecute()方法來分發doInBackground()返回的結果，由於此方法運行在UI線程中，所以就能安全地更新UI了。然後就可以在UI線程中調用execute()來執行任務了。

例如，可以利用AsyncTask來實現上面的那個例子：

publicvoid onClick(View v){newDownloadImageTask().execute("http://example.com/image.png");}privateclassDownloadImageTaskextendsAsyncTask{/** The system calls this to perform work in a worker thread and

* delivers it the parameters given to AsyncTask.execute() */protectedBitmap doInBackground(String... urls){return loadImageFromNetwork(urls[0]);}/** The system calls this to perform work in the UI thread and delivers

* the result from doInBackground() */protectedvoid onPostExecute(Bitmap result){

mImageView.setImageBitmap(result);}}

現在UI是安全的，代碼也得到簡化，因為任務分解成了工作線程內完成的部分和UI線程內完成的部分。

要全面理解這個類的使用，須閱讀AsyncTask的參考文檔。以下是關於其工作方式的概述：

可以用generics來指定參數、進度值和任務最終值的類型。

工作線程中的doInBackground()方法會自動執行。

onPreExecute()、onPostExecute()和onProgressUpdate()方法都在UI線程中調用。

doInBackground()的返回值會傳給onPostExecute()。

在doInBackground()內的任何時刻，都可以調用publishProgress()來執行UI線程中的onProgressUpdate()。

可以在任何時刻、任何線程內取消任務。

注意：在使用工作線程時，可能遇到的另一個問題是由於運行時配置的改變(比如用戶改變了屏幕方向)導致activity意外重啟，這可能會銷毀該工作線程。要了解如何在這種情況下維持任務執行、以及如何在activity被銷毀時正確地取消任務，請參見Shelves例程的源代碼。

線程安全的方法

在某些場合，方法可能會從不止一個線程中被調用，因此這些方法必須是寫成線程安全的。

對於能被遠程調用的方法——比如bound服務中的方法，這是理所當然的。如果對IBinder所實現方法的調用發起於IBinder所在進程的內部，那麼這個方法是執行在調用者的線程中的。但是，如果調用發起於其他進程，那麼這個方法將運行於線程池中選出的某個線程中(而不是運行於進程的UI線程中)，該線程池由系統維護且位於IBinder所在的進程中。例如，即使一個服務的onBind()方法是從服務所在進程的UI線程中調用的，onBind()所返回對象中的方法(比如，執行了RPC方法的一個子類)仍會從線程池中的線程被調用。因為一個服務可以有不止一個客戶端，所以同時可以有多個線程池與同一個IBinder方法相關聯。因此IBinder方法必須實現為線程安全的。

類似地，內容提供者(content provider)也能接收來自其它進程的數據請求。盡管ContentResolver類、ContentProvider類隱藏了進程間通訊管理的細節，ContentProvider中響應請求的方法——query()、insert()、delete()、update()和getType()方法——是從ContentProvider所在進程的線程池中調用的，而不是進程的UI線程。因為這些方法可能會從很多線程同時調用，它們也必須實現為線程安全的。

進程間通訊

Android利用遠程過程調用(remote procedure call，RPC)提供了一種進程間通信(IPC)機制，通過這種機制，被activity或其他應用程序組件調用的方法將(在其他進程中)被遠程執行，而所有的結果將被返回給調用者。這就要求把方法調用及其數據分解到操作系統可以理解的程度，並將其從本地的進程和地址空間傳輸至遠程的進程和地址空間，然後在遠程進程中重新組裝並執行這個調用。執行後的返回值將被反向傳輸回來。Android提供了執行IPC事務所需的全部代碼，因此只要把注意力放在定義和實現RPC編程接口上即可。

要執行IPC，應用程序必須用bindService()綁定到服務上。詳情請參閱服務服務開發指南。

異步任務

是一個抽象類

三個參數：

Params：執行任務的類型參數.

Progress:後台任務處理的progress單元發布的類型。

Result:後台計算返回的結果的類型。

使用異步任務的規則

1.聲明一個類繼承AsyncTask 標注三個參數的類型(泛型)

2、第一個參數表示要執行的任務通常是網絡的路徑(如果是訪問網絡的操作的話)、第二個的參數表示進度的刻度，第三個參數表示任務執行的返回結果。

四個方法：

onPreExecute(),在UI線程上調用之前執行的任務。這一步通常是用來設置任務,例如在用戶界面中顯示一個進度條。(任務執行之前的操作)

doInBackground(Params...)在後台線程調用onPreExecute()完畢後立刻執行。這一步是用來執行需要很長時間的後台計算。異步任務的參數傳遞到這一步。計算的結果必須返回的這一步,將傳回的最後一步。這一步也可以使用publishProgress(Progress…)發布一個或多個單位的進展。這些值在UI線程上發表,在onProgressUpdate(Progress…)的步驟。(主要是完成耗時操作)

onProgressUpdate(Progress...),在UI線程上調用後調用publishProgress(Progress……)。執行的時機是未定義的。這個方法是用來在用戶界面中顯示任何形式的進步在後台計算仍執行。例如,它可以用於動畫或顯示一個進度條日志的文本字段。

onPostExecute(Result)在UI線程上調用後台計算完成之後。後台計算的結果作為一個參數傳遞給這個步驟。(主要是更新UI操作)

這四個方法都不需要手動去調用，都是自動執行的。

執行異步任務的操作：

new AsyncTask().execute(Params)

老羅說AsyncTask是一個框架，不需要開啟任何線程。執行的過程中有先後的順序和步驟。 三個類型四個步驟。

使用異步任務