Android应用内多进程分析和研究

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所属分类:Android开发

正常情况下,一个apk启动后只会运行在一个进程中,其进程名为AndroidManifest.xml文件中指定的应用包名,所有的基本组件都会在这个进程中运行。但是如果需要将某些组件(如Service、Activity等)运行在单独的进程中,就需要用到android:process属性了。我们可以为android的基础组件指定process属性来指定它们运行在指定进程中。

多进程的好处

一般来说,Android应用多进程有三个好处。

  1. 我们知道Android系统对每个应用进程的内存占用是有限制的,而且占用内存越大的进程,通常被系统杀死的可能性越大。让一个组件运行在单独的进程中,可以减少主进程所占用的内存,降低被系统杀死的概率.
  2. 如果子进程因为某种原因崩溃了,不会直接导致主程序的崩溃,可以降低我们程序的崩溃率。
  3. 即使主进程退出了,我们的子进程仍然可以继续工作,假设子进程是推送服务,在主进程退出的情况下,仍然能够保证用户可以收到推送消息。

android:process设置多进程

对process属性的设置有两种形式

第一种

如 android:process=”:remote”,以冒号开头,冒号后面的字符串原则上是可以随意指定的。如果我们的包名为“com.example.processtest”,则实际的进程名为“com.example.processtest:remote”。这种设置形式表示该进程为当前应用的私有进程,其他应用的组件不可以和它跑在同一个进程中。

第二种

如 android:process=”com.example.processtest.remote”,以小写字母开头,表示运行在一个以这个名字命名的全局进程中,其他应用通过设置相同的ShareUID可以和它跑在同一个进程。

例子

下面通过一个例子来进行一下验证。我们定义两个类:ProcessTestActivity和ProcessTestService,然后在AndroidManifest.xml文件中增加这两个类,并为我们的Service指定一个process属性,代码如下:

  1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
  2. <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" package="com.example.processtest" android:versionCode="1" android:versionName="1.0" >
  3.     <uses-sdk android:minSdkVersion="8" android:targetSdkVersion="19" />
  4.     <application android:name="com.example.processtest.MyApplication" android:icon="@drawable/ic_launcher" android:label="@string/app_name">
  5.         <activity android:name=".ProcessTestActivity" android:label="@string/app_name" >
  6.             <intent-filter>
  7.                 <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
  8.                 <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
  9.             </intent-filter>
  10.         </activity>
  11.         <service android:name=".ProcessTestService" android:process=":remote">
  12.         </service>
  13.     </application>
  14. </manifest>

 

是“com.example.processtest”和“com.example.processtest:remote”,进程ID分别为2722和2739。

多进程有哪些陷阱

我们已经开启了应用内多进程,那么,开启多进程是不是只是我们看到的这么简单呢?其实这里面会有一些陷阱,稍微不注意就会陷入其中。首先要明确的一点是进程间的内存空间是不可见的。

主要面临4个问题:

  1. Application的多次重建。
  2. 静态成员的失效。
  3. 文件共享问题。
  4. 断点调试问题。

1、Application的多次重建。

我们先通过一个简单的例子来看一下第一种情况。

Manifest文件如上面提到的,定义了两个类:ProcessTestActivity和ProcessTestService,我们只是在Activity的onCreate方法中直接启动了该Service,同时,我们自定义了自己的Application类。代码如下:

  1. public class MyApplication extends Application {
  2.     public static final String TAG = "viclee";
  3.     @Override
  4.     public void onCreate() {
  5.         super.onCreate();
  6.         int pid = android.os.Process.myPid();
  7.         Log.d(TAG, "MyApplication onCreate");
  8.         Log.d(TAG, "MyApplication pid is " + pid);
  9.     }
  10. }

 

  1. public class ProcessTestActivity extends Activity {
  2.     public final static String TAG = "viclee";
  3.     @Override
  4.     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  5.         super.onCreate(savedInstanceState);
  6.         setContentView(R.layout.activity_process_test);
  7.         Log.i(TAG, "ProcessTestActivity onCreate");
  8.         this.startService(new Intent(this, ProcessTestService.class));
  9.     }
  10. }

 

  1. public class ProcessTestService extends Service {
  2.     public static final String TAG = "viclee";
  3.     @Override
  4.     public void onCreate() {
  5.         Log.i(TAG, "ProcessTestService onCreate");
  6.     }
  7.     @Override
  8.     public IBinder onBind(Intent arg0) {
  9.         return null;
  10.     }

 

 

执行上面这段代码,查看打印信息:

 

我们发现MyApplication的onCreate方法调用了两次,分别是在启动ProcessTestActivity和ProcessTestService的时候,而且我们发现打印出来的pid也不相同。

由于通常会在Application的onCreate方法中做一些全局的初始化操作,它被初始化多次是完全没有必要的。出现这种情况,是由于即使是通过指定process属性启动新进程的情况下,系统也会新建一个独立的虚拟机,自然需要重新初始化一遍Application。那么怎么来解决这个问题呢?

两种解决方案

第一种方法:

我们可以通过在自定义的Application中通过进程名来区分当前是哪个进程,然后单独进行相应的逻辑处理。

  1. public class MyApplication extends Application {
  2.     public static final String TAG = "viclee";
  3.     @Override
  4.     public void onCreate() {
  5.         super.onCreate();
  6.         int pid = android.os.Process.myPid();
  7.         Log.d(TAG, "MyApplication onCreate");
  8.         Log.d(TAG, "MyApplication pid is " + pid);
  9.         ActivityManager am = (ActivityManager) getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
  10.         List<ActivityManager.RunningAppProcessInfo> runningApps = am.getRunningAppProcesses();
  11.         if (runningApps != null && !runningApps.isEmpty()) {
  12.             for (ActivityManager.RunningAppProcessInfo procInfo : runningApps) {
  13.                 if (procInfo.pid == pid) {
  14.                      if (procInfo.processName.equals("com.example.processtest")) {
  15.                          Log.d(TAG, "process name is " + procInfo.processName);
  16.                      } else if (procInfo.processName.equals("com.example.processtest:remote")) {
  17.                          Log.d(TAG, "process name is " + procInfo.processName);
  18.                      }
  19.                 }
  20.             }
  21.         }
  22.     }
  23. }

运行之后,查看Log信息,

图中可以看出,不同的进程执行了不同的代码逻辑,可以通过这种方式来区分不同的进程需要完成的初始化工作。

第二种方法:

  1. public static String getProcessName() {
  2.   try {
  3.     File file = new File("/proc/" + android.os.Process.myPid() + "/" + "cmdline");
  4.     BufferedReader mBufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(file));
  5.     String processName = mBufferedReader.readLine().trim();
  6.     mBufferedReader.close();
  7.     return processName;
  8.   } catch (Exception e) {
  9.     e.printStackTrace();
  10.     return null;
  11.   }
  12. }

然后在 Application 的 onCreate 中获取进程名称并进行相应的判断,例如:

  1. String processName = getProcessName(this, android.os.Process.myPid());
  2. if (!TextUtils.isEmpty(processName) && processName.equals(this.getPackageName())) {//判断进程名,保证只有主进程运行
  3.     //主进程初始化逻辑
  4.     ....
  5. }

2. 静态成员的失效。

将之前定义的Activity和Service的代码进行简单的修改,代码如下:

  1. public class ProcessTestActivity extends Activity {
  2.     public final static String TAG = "viclee";
  3.     public static boolean processFlag = false;
  4.     @Override
  5.     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  6.         super.onCreate(savedInstanceState);
  7.         setContentView(R.layout.activity_process_test);
  8.         processFlag = true;
  9.         Log.i(TAG, "ProcessTestActivity onCreate");
  10.         this.startService(new Intent(this, ProcessTestService.class));
  11.     }
  12. }

 

  1. public class ProcessTestService extends Service {
  2.     public static final String TAG = "viclee";
  3.     @Override
  4.     public void onCreate() {
  5.         Log.i(TAG, "ProcessTestService onCreate");
  6.         Log.i(TAG, "ProcessTestActivity.processFlag is " + ProcessTestActivity.processFlag);
  7.     }
  8.     @Override
  9.     public IBinder onBind(Intent arg0) {
  10.         return null;
  11.     }
  12. }

 

重新执行代码,打印Log

从上面的代码和执行结果看,我们在Activity中定义了一个标志processFlag并在onCreate中修改了它的值为true,然后启动Service,但是在Service中读到这个值却为false。按照正常的逻辑,静态变量是可以在应用的所有地方共享的,但是设置了process属性后,产生了两个隔离的内存空间,一个内存空间里值的修改并不会影响到另外一个内存空间。

3. 文件共享问题。

多进程情况下会出现两个进程在同一时刻访问同一个数据库文件的情况。这就可能造成资源的竞争访问,导致诸如数据库损坏、数据丢失等。在多线程的情况下我们有锁机制控制资源的共享,但是在多进程中比较难,虽然有文件锁、排队等机制,但是在Android里很难实现。解决办法就是多进程的时候不并发访问同一个文件,比如子进程涉及到操作数据库,就可以考虑调用主进程进行数据库的操作。

4. 断点调试问题。

调试就是跟踪程序运行过程中的堆栈信息,由于每个进程都有自己独立的内存空间和各自的堆栈,无法实现在不同的进程间调试。不过可以通过下面的方式实现:调试时去掉AndroidManifest.xml中android:process标签,这样保证调试状态下是在同一进程中,堆栈信息是连贯的。待调试完成后,再将标签复原。

总结

从上面的例子中我们可以看到,android实现应用内多进程并不是简单的设置属性process就可以了,而是会产生很多特殊的问题。像前面提到的,android启动多进程模式后,不仅静态变量会失效,而且类似的如同步锁机制、单例模式也会存在同样的问题。这就需要我们在使用的时候多加注意。而且设置多进程之后,各个进程间就无法直接相互访问数据,可以通过Broadcast和AIDL等实现进程间通信