在上一篇《Android多进程介绍》中,我们大概了解了一下Android中的进程的概念以及其生命周期,另外还有Low Memory Killer相关知识。了解完原理,就该进行实践了。今天这篇文章,我们就来聊一聊,到底如何利用多进程开发,使我们的应用更稳定、用户体验更好?换言之就是Android开发中多进程开发的使用场景分析。

*本篇文章已授权微信公众号 guolin_blog (郭霖)独家发布

什么情况需要使用多进程

常驻后台任务应用

类似音乐类、跑步健身类、手机管家类等长时间需要在后台运行的应用。这些应用的特点就是,当用户切到别的应用,或者关掉手机屏幕的时候,应用本身的核心模块还在正常运行,提供服务。如果因为手机内存过低,或者是进程重要性降低,导致应用被杀掉,后台服务停止,对于这些应用来说,就是灭顶之灾。合理利用多进程,将核心后台服务模块和其他UI模块进行分离,保证应用能更稳定的提供服务,从而提升用户体验。

举个例子:

现在要做一款音乐播放器,现在有以下几种方案:
A. 在Activity中直接播放音乐。
B. 启动后台Service,播放音乐。
C. 启动前台Service,播放音乐。
D. 在新的进程中,启动后台Service,播放音乐。
E. 在新的进程中,启动前台Service,播放音乐。

首先我们分析A

在A中,我们的播放器是直接在activity中启动的。首先这么做肯定是不对的,我们需要在后台播放音乐,所以当activity退出后就播不了了,之所以给出这个例子是为了控制变量作对比。
然后我们来看下A的使用场景。
音乐播放器无非是打开app,选歌,播放,退到桌面,切其他应用。我们选取了三个场景,打开、按home切换其他应用、按back退回桌面。让我们看一下A的相对应的oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值。(下面三张图依次对应为【打开状态】、【按了Home键被切换状态】、【按了Back键被退出状态】)

上图为打开状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上图为按了Home键状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上图为按了Back键状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

当我们应用在前台的时候,无论adj还是score还是score_adj,他们的值都非常的小,基本不会被LMK所杀掉,但是当我们按了Home之后,进程的adj就会急剧增大,变为7,相应的score和score_adj也会增大。在上篇文章中我们得知,adj=7即为被切换的进程,两个进程来回切换,上一个进程就会被设为7。当我们按Back键的时候,adj就会被设为9,也就是缓存进程,优先级比较低,有很大的几率被杀掉。

接着我们分析B

B是直接启动一个后台service并且播放音乐,这个处理看起来比A好了很多,那么实际上,B的各个场景的优先级和A又有什么不同呢?让我们来看下B的对应的打开、切换、退出相应的adj、score、score_adj的值。(下面三张图依次对应为【打开状态】、【按了Home键被切换状态】、【按了Back键被退出状态】)

上图为打开状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上图为按了Home键状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上图为按了Back键状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

B的情况其实是与A类似的,三种状态的adj、score_adj的值都是一样的,只有score有一点出入,其实分析源码得知,LMK杀进程的时候,score的左右其实并不大,所以我们暂时忽略它。所以,与A相比,他们的adj和score_adj的值都相同,如果遇到内存不足的情况下,这两个应用谁占得内存更大,谁就会被杀掉。不过鉴于A实在activity中播放音乐,所以B还是比A略好的方案。

这里有朋友肯定要问了,为什么切到后台后,adj的值是7而不是5,后台不是还有service在跑吗?
我们通过查看源码可以找出来,当切换Home的时候,会调用ActivityStack.javafinishCurrentActivityLocked函数,然后调用到了ActivityManagerService.javacomputeOomAdjLocked函数,在这里,对进程的ADJ值进行重新计算。

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if (app == mPreviousProcess && app.activities.size() > 0) {
if (adj > ProcessList.PREVIOUS_APP_ADJ) {
adj = ProcessList.PREVIOUS_APP_ADJ;
schedGroup = Process.THREAD_GROUP_BG_NONINTERACTIVE;
app.cached = false;
app.adjType = "previous";
}
if (procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY) {
procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY;
}
}

当进程为PreviousProcess情况,则ADJ=7。
具体的计算流程请看这里computeOomAdjLocked计算流程

接下来分析C

C的话是启动一个前台Service来播放音乐。让我们来看一下对应的值。(下面三张图依次对应为【打开状态】、【按了Home键被切换状态】、【按了Back键被退出状态】)

上图为打开状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上图为按了Home键状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上图为按了Back键状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

在前台的时候,和AB是一样的,adj都是0,当切到后台,或者back结束时,C对应的adj就是2,也就是可感知进程。adj=2可以说是很高优先级了,非root手机,非系统应用已经没有办法将其杀掉了。具体可参见ActivityManagerServicekillBackgroundProcesses方法以及killPackageProcessesLocked方法。adj<5的应用不会被杀掉。
总的来说,C方案比B优秀,拥有前台Service的C更不容易被系统或者其他应用所杀掉了,进程的优先级一下子提高到了2,相对于B来说更稳定,用户体验更好。不过有一点不足是必须启动一个前台service。不过现在大部分的音乐类软件都会提供一个前台service,也就不是什么缺点了。其实也是有灰色方法可以启动一个不显示通知的前台service,这里就不过多介绍了。

那么还有可改进的余地吗?
答案当然是肯定的。

让我们来看看D

终于我们的主角,多进程登场了。
D把应用进行了拆分,把用于播放音乐的service放到了新的进程内,让我们看一下对应的值。(下面三张图依次对应为【打开状态】、【按了Home键被切换状态】、【按了Back键被退出状态】)

上图为打开状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上图为按了Home键状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上图为按了Back键状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上面三张图对应的是D应用主进程的ADJ相关值,我们可以看出来,跟A类似,adj都是0,7,9。由于少了service部分,内存使用变少,最后计算出的oom_score_adj也更低了,意味着主进程部分也更不容易被杀死。

下面我们看下拆分出的service的相关值

上图为后台Service的oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

因为是service进程,所以不受打开,关闭,切换所影响,这里就放了一张图。
我们可以看到,service的adj值一直是5,也就是活跃的服务进程,相比于B来说,优先级高了不少。不过对于C来说,其实这个方案反倒不如C的adj=2的前台进程更稳定。但是D可以自主释放主进程,使D实际所占用的内存很小,从而不容易被杀掉。那么到底C和D谁是更优秀的设计?我个人认为,在ABCDE这5个设计中,D是最具智慧的设计,具体是为什么?先卖个关子,等我们说完了E,再作总结。

那就赶紧分析E吧

E也是使用了多进程,并且在新进程中,使用了前台service,先来看下对应的值。(下面三张图依次对应为【打开状态】、【按了Home键被切换状态】、【按了Back键被退出状态】)

上图为打开状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上图为按了Home键状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

上图为按了Back键状态下oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

这个不多解释,和ABD基本差不多,都是0,7,9。我们看下拆分出来的进程的值。

上图为后台Service的oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

我们可以看到,这个进程的值是2,像C方案,非常小,非常稳定,而且,我们还可以在系统进入后台后,手动杀掉主进程,使整个应用的内存消耗降到最低,内存低,优先级又高,E获得了今天的最稳定的方案奖。

小结

ABCDE,5种方案都已经分析完了。显然,E是最稳定的方案,不过,我刚才说过,我个人最倾向于D方案,并且认为D是最智慧的方案,这是为什么呢?
其实我们可以做个比喻,把整个Android系统比喻成一个旅游景点,Low Memory Killer就是景点的门卫兼保安,然后我们每个进程的ADJ相当于手里的门票,有的人是VIP门票,有的人是普通门票。景点平常没人的时候还好,谁拿票都能进,当人逐渐拥挤的时候,保安就开始根据票的等级,往外轰人。E方案就是一个拿着普通票的妈妈,带着一个VIP的孩子去参观,D方案就是一个拿着普通票的妈妈,带着一个拿着中等票的孩子参观。当内存不够的时候,保安会先把两个妈妈轰出去,孩子们在里面看,再不够了,就会把D孩子给轰出去。这么看来,显然E的效果更好一些,不过由于Android系统对于VIP票的发放没有节制,大家都可以领VIP票,那也就是相当于没有VIP票了。所以如果E方案是一种精明,那么D才是真正的智慧。将调度权还给系统,做好自己,维护好整个Android生态。

其实现阶段,如果公司要做一个后台类型的应用,我个人也是会选择追逐眼前里利益,采用E方案的,这也是不得已而为之,大家都利用漏洞拿VIP票,你不拿,将来做出来的APP出了偏差,你是要负责任的,所以还是希望Android能把漏洞堵住,把内存分配给真正需要的人,而我们自己也应该遵守规矩,维护整个生态平衡。
还有一点,是因为现在部分Root的手机都有优化大师,其实这个优化大师,就好比是个临时工门卫,告诉你他能解决景区爆满问题,实际上他的做法是,把一些票的等级降低,比如把中等票变成赠票,然后给你名正言顺的轰出去,听着是不是很耳熟?“让一部分人先富裕起来,然后把不富裕的杀掉,达成共同富裕。”

我的测试机之前装了某款优化软件,然后,在正常手机上的adj的值,都有一定程度的降低,来我们上证据。

上图为D方案下,Service进程的oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

看到没,安装了优化应用之后,本应该adj=5的活跃服务进程,被调整为8,意思是不活跃的服务进程,这种做法本身就违反了最初Android设计的思想。

还有上图为E方案下,主进程在按了back键退出之后进程的oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值

本来应该adj=9的缓存进程,调整为adj=11。adj=11在Android中都没给出定义。

所以,选择E也是无奈之举。还是呼吁大家要克制吧,维护Android的生态系统是每个工程师的责任。

“喜欢是放肆,但爱是克制” — 阿尔伯特·爱因斯坦 [手动滑稽]

多模块应用

多进程还有一种非常有用的场景,就是多模块应用。比如我做的应用大而全,里面肯定会有很多模块,假如有地图模块、大图浏览、自定义WebView等等(这些都是吃内存大户),还会有一些诸如下载服务,监控服务等等,一个成熟的应用一定是多模块化的。

首先多进程开发能为应用解决了OOM问题,Android对内存的限制是针对于进程的,这个阈值可以是48M、24M、16M等,视机型而定,所以,当我们需要加载大图之类的操作,可以在新的进程中去执行,避免主进程OOM。

多进程不光解决OOM问题,还能更有效、合理的利用内存。我们可以在适当的时候生成新的进程,在不需要的时候及时杀掉,合理分配,提升用户体验。减少系统被杀掉的风险。

多进程还能带来一个好处就是,单一进程崩溃并不影响整体应用的使用。例如我在图片浏览进程打开了一个过大的图片,java heap 申请内存失败,但是不影响我主进程的使用,而且,还能通过监控进程,将这个错误上报给系统,告知他在什么机型、环境下、产生了什么样的Bug,提升用户体验。

再一个好处就是,当我们的应用开发越来越大,模块越来越多,团队规模也越来越大,协作开发也是个很麻烦的事情。项目解耦,模块化,是这阶段的目标。通过模块解耦,开辟新的进程,独立的JVM,来达到数据解耦目的。模块之间互不干预,团队并行开发,责任分工也明确。至于模块化开发与多进程的结合,后续会写一篇专门的文章来研究这个问题。

总结

关于多进程的使用场景今天大概先说这么多。使用多进程开发还是有很多好处的,不过也有不少坑,下一篇文章我就想总结一下《多进程开发注意事项》

最后,多进程不一定适合所有的应用,合理利用分配进程,使程序更加稳定,才是我们追求的目标。


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本文相关源码地址:MultipleProcess