Android的進程與單線程模型淺析

汪 源，劉 芳

(大連交通大學(xué)教務(wù)處，大連116021)

0 引言

Android一詞本義指機器人，Google于2007年11月發(fā)布了以Android命名的開源移動設(shè)備綜合平臺，包括其基于Linux的操作系統(tǒng)、中間件和關(guān)鍵的手機應(yīng)用。并且組建了開放手機聯(lián)盟，其成員囊括了全球著名的各大手機生產(chǎn)商和移動運營商。2008年8月，Google又發(fā)布了網(wǎng)上應(yīng)用商店Android Market。任何一個開發(fā)者只需要借助Android發(fā)布的SDK開發(fā)手機應(yīng)用，即可把開發(fā)的應(yīng)用在Android Market上銷售。目前Android Market上已經(jīng)有一萬多的應(yīng)用程序，大大豐富了Android手機用戶的功能。一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成。

1 基本概念

1.1 Android

Android是基于Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)，是Google公司在2007年11月5日公布的手機操作系統(tǒng)，早期由Google開發(fā)，后由開放手持設(shè)備聯(lián)盟(Open Handset Alliance)開發(fā)。它采用了軟件堆層(software stack，又名以軟件疊層)的架構(gòu)，主要分為三部分。底層Linux內(nèi)核只提供基本功能;其他的應(yīng)用軟件則由各公司自行開發(fā)，部分程序以Java編寫［2］。

2010年末數(shù)據(jù)顯示，僅正式推出兩年的操作系統(tǒng)Android已經(jīng)超越稱霸十年的諾基亞(Nokia)Symbian OS系統(tǒng)，采用Android系統(tǒng)主要手機廠商包括宏達電子(HTC)、三星(SAMSUNG)、摩托羅拉(MOTOROLA)、LG、Sony Ericsson、魅族 M9、聯(lián)想(LENOVO)、中興通訊(ZTE)、華為等，使之躍居全球最受歡迎的智能手機平臺，Android系統(tǒng)不但應(yīng)用于智能手機，也在平板電腦市場急速擴張。

1.2 Android 的進程

當(dāng)一個程序第一次啟動的時候，什么是素質(zhì)模型，Android會啟動一個LINUX進程和一個主線程。默認(rèn)的情況下，所有該程序的組件都將在該進程和線程中運行。同時，Android會為每個應(yīng)用程序分配一個單獨的LINUX用戶。Android會盡量保留一個正在運行進程，只在內(nèi)存資源出現(xiàn)不足時，Android會嘗試停止一些進程從而釋放足夠的資源給其他新的進程使用，也能保證用戶正在訪問的當(dāng)前進程有足夠的資源去及時的響應(yīng)用戶的事件［3］。Android會根據(jù)進程中運行的組件類別以及組件的狀態(tài)來判斷該進程的重要性，Android會首先停止那些不重要的進程。按照重要性從高到低一共有五個級別：

1)前臺進程

前臺進程是用戶當(dāng)前正在使用的進程。只有一些前臺進程可以在任何時候都存在。他們是最后一個被結(jié)束的，當(dāng)內(nèi)存低到根本連他們都不能運行的時候。一般來說，在這種情況下，設(shè)備會進行內(nèi)存調(diào)度，中止一些前臺進程來保持對用戶交互的響應(yīng)。

2)可見進程

可見進程不包含前臺的組件但是會在屏幕上顯示一個可見的進程，其重要程度很高，除非前臺進程需要獲取它的資源，不然不會被中止［4］。

3)服務(wù)進程

運行著一個通過 startService方法啟動的 service，這個service不屬于上面提到的2種更高重要性的進程。service所在的進程雖然對用戶不是直接可見的，但是他們執(zhí)行了用戶非常關(guān)注的任務(wù)(比如播放mp3，下載數(shù)據(jù)等)。只要前臺進程和可見進程有足夠的內(nèi)存，系統(tǒng)不會回收他們。

4)后臺進程

運行著一個對用戶不可見的activity。這些進程對用戶體驗沒有直接的影響，可以在服務(wù)進程、可見進程、前臺進程需要內(nèi)存的時候回收。通常系統(tǒng)中會有很多不可見進程在運行，他們被保存在LRU(least recently used)列表中，以便內(nèi)存不足的時候被第一時間回收。如果一個activity正確的執(zhí)行了它的生命周期，關(guān)閉這個進程對于用戶體驗沒有太大的影響［5］。

5)空進程

未運行任何程序組件。運行這些進程的唯一原因是作為一個緩存，縮短下次程序需要重新使用的啟動時間。系統(tǒng)經(jīng)常中止這些進程，這樣可以調(diào)節(jié)程序緩存和系統(tǒng)緩存的平衡。

Android對進程的重要性評級的時候，選取它最高的級別。另外，當(dāng)被另外的一個進程依賴的時候，某個進程的級別可能會增高。一個為其他進程服務(wù)的進程永遠不會比被服務(wù)的進程重要級低。因為服務(wù)進程比后臺activity進程重要級高，因此一個要進行耗時工作的activity最好啟動一個service來做這個工作，而不是開啟一個子進程。特別是這個操作需要的時間比activity存在的時間還要長的時候。例如，在后臺播放音樂，向網(wǎng)上上傳圖片等。使用service可以使進程最少獲取到“服務(wù)進程”級別的重要級，而不用考慮activity目前是什么狀態(tài)。

2 Android的單線程模型

當(dāng)一個程序第一次啟動時，Android會同時啟動一個對應(yīng)的主線程(Main Thread)，主線程主要負責(zé)處理與UI相關(guān)的事件，如：用戶的按鍵事件，用戶接觸屏幕的事件以及屏幕繪圖事件，并把相關(guān)的事件分發(fā)到對應(yīng)的組件進行處理。所以主線程通常又被叫做UI線程。在開發(fā)Android應(yīng)用時必須遵守單線程模型的原則：Android UI操作并不是線程安全的并且這些操作必須在UI線程中執(zhí)行［6］。

應(yīng)用時必須遵守單線程模型的原則：Android UI操作并不是線程安全的并且這些操作必須在UI線程中執(zhí)行。由于UI線程負責(zé)事件的監(jiān)聽和繪圖，因此，必須保證UI線程能夠隨時響應(yīng)用戶的需求，UI線程里的操作應(yīng)該向中斷事件那樣短小，費時的操作(如網(wǎng)絡(luò)連接)需要另開線程，否則，如果UI線程超過5s沒有響應(yīng)用戶請求，會彈出對話框提醒用戶終止應(yīng)用程序［7］。

如果在新開的線程中需要對UI進行設(shè)定，就可能違反單線程模型，因此android采用一種復(fù)雜的Message Queue機制保證線程間通信。

3 結(jié)束語

本文首先介紹了Android的進程與單線程模型及其原則。進一步認(rèn)識和理解Android的單線程模型及其原則。由于更多地關(guān)注Android的進程與單線程模型，本文或許不足以幫助讀者全面的認(rèn)識Android技術(shù)，關(guān)于文中提到的其他技術(shù)細節(jié)以及Android的其他相關(guān)技術(shù)可以訪問Android的官方網(wǎng)站進行進一步的了解和學(xué)習(xí)。

［1］田亞平.智能終端OS之博愈烈Android能否分一杯羹［J］.今日電子，2009，(3)：23.

［2］http：//baike.baidu.com/view/3091265.htm(網(wǎng)絡(luò)資料)

［3］ http：//www.cnmsdn.com/html/201010/1287295341ID8320.html(網(wǎng)絡(luò)資料)

［4］孫曉宇.Android手機界面管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.北京：北京郵電大學(xué)，2009.

［5］許翠蘋.手機操作系統(tǒng)列強爭霸進行時［J］.通訊世界，2010，(7)：24-25.

［6］王軍偉，武巖，易勇.淺論Android線程模型［J］.中國電子商務(wù)，2009，(9)：72.

［7］張誠潔.Android在線圖書閱讀器設(shè)計與實現(xiàn)［J］.微計算機應(yīng)用，2010，31(10)：77-80.