Android中的多程式、多執行緒

流浪_歸家發表於2020-05-28
Android執行緒

前面幾篇總結了程式、執行緒相關的知識。這裡總結下關於Android中的多程式、多執行緒及其使用。

這裡總結的Android中的多程式、多執行緒也是一個基礎，可擴充套件的很多。

 

Android中多程式

常見的幾種使用

Runtime.getRuntime().exec("xxx")

這個方法，呼叫程式外的 指令碼或命令程式，它會生成一個新的程式去呼叫 返回一個Process物件。

如：windows下，呼叫記事本。

Runtime.getRuntime().exec("notepad.exe");

linux下（Android）下，呼叫系統本身的ps命令後，通過返回的Process物件的輸入流 讀取了呼叫內容。

try {
    String[] commandStr = new String[] {"/bin/sh","-c", "ps -ef"};
    //String commandStr = "/bin/sh -c ps";
    Process process1 = Runtime.getRuntime().exec( commandStr );
    Log.d( TAG, "onCreate: process1=" + process1 );
    byte [] data = new byte[1024];
    int len = 0;
    while( -1 != (len = process1.getInputStream().read(data)) ) {
        String str = new String(data, 0, len , "UTF-8");
        Log.d( TAG, "onCreate: \n" + str );
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

執行後，通過log，很容易看出，Runtime.getRuntime().exec("xxx")呼叫就是新建的程式。

 

ProcessBuilder("xxx").start()

這個方法同樣可以呼叫程式外的 指令碼或命令程式。

類似Runtime.getRuntime().exec(),如:window下開啟計算器。

new ProcessBuilder("calc.exe").start();

 llinux:

try {
    String[] commandStr = new String[] {"/bin/sh","-c", "ps -ef"};
    ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder(commandStr);
    processBuilder.redirectErrorStream( true );
    Process process2 = processBuilder.start();
    Log.d( TAG, "onCreate: process2=" + process2 + ";processBuilder.directory="+processBuilder.directory());
    byte [] data = new byte[1024];
    int len = 0;
    while( -1 != (len = process2.getInputStream().read(data)) ) {
        String str = new String(data, 0, len , "UTF-8");
        Log.d( TAG, "onCreate: \n" + str );
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

注：

Runtime.getRuntime().exec(param)和 ProcessBuilder(param).start()關聯

通過原始碼跟蹤，很容易看到Runtime.getRuntime().exec()最終也是呼叫的ProcessBuilder().start()來實現的。

所以它們很多類似，都是建立一個新的程式來執行程式外的指令碼或命令程式，並返回Process例項，通過例項可以獲取程式資訊及控制程式狀態。

傳遞引數有所不同，Runtime.getRuntime().exec()可以是單獨字串(用空格分隔可執行命令程式和引數，如例子中註釋的那條)，也可以是字串陣列。ProcessBuilder().start()只能是字串陣列或集合，同樣第一個引數是可執行命令程式。

android:process標籤

應用的AndroidManifest.xml的清單檔案中，可以通過設定android:process標籤 實現多程式。

預設，同一應用所有元件執行相同程式中，程式名即包名。

支援

四大元件(Activity，Service，ContentProvider，BroadcastReceive)都支援android:process標籤，元件元素-(<activity>、<service>、<receiver> 和 <provider>),通過此屬性指定元件在哪個程式中執行。

<application>也支援android:process標籤，它只設定所有元件預設執行程式的預設值。

程式名(屬性值)

如果以冒號(“:”)開頭，建立的 則是應用的私有程式。

如配置android:process=":myprocess1",包名是com.android.test,則實際程式名即com.android.test:myprocess1。

如果不是以冒號而是以小寫字母開頭，則是全域性程式，只要有許可權即可訪問。不同應用的元件可以共享該程式。

其他

程式記憶體限制

如下兩個重要的值，如果超過，則會出現OOM。通過 adb shell getprop | grep xxx(如adb shell getprop | grep dalvik可以看到很多配置，不僅僅下面兩個 )可以查詢到相應手機中的配置，不同手機可能是不同的。

dalvik.vm.heapsize ---單個dalvik虛擬機器最大記憶體

dalvik.vm.heapgrowthlimit ---單個程式的最大記憶體

Android中程式間通訊

程式間通訊總結中提到比較全面，可以參考下。//TODO

系統中也存在很多包括Activity，Service，Broadcast，ContentProvider都有這樣的實現。

比較常用，需要了解和掌握的：Bundle(序列化，四大元件常用),AIDL，Messenger，ContentProvider，Socket

 

Android中多執行緒

主執行緒

當應用啟動後，系統即會為應用建立一個執行緒---“main”，即主執行緒。主執行緒，也稱為UI執行緒，它負責事件的分派，包括繪製事件。

一般所有元件都在主執行緒中例項化。

當耗時操作(如網路訪問或資料庫操作)時就會阻塞主執行緒，會導致事件無法分派，包括繪製事件，甚至5s ANR。

工作執行緒

保證應用介面的響應能力，關鍵是不能阻塞介面執行緒。如果執行的操作不能即時完成，則應確保它們在單獨的執行緒中執行。這個單獨的執行緒即工作執行緒。

注意：

1.不要阻塞主執行緒，即耗時操作不要放在主執行緒中。

2.只有主執行緒可以更新UI，其他所有執行緒都無法更新UI。

從其他執行緒進入主線

由於第二點，系統提供了從其他執行緒進入主執行緒的幾種方法：

  • Activity.runOnUiThread(Runnable)
  • View.post(Runnable)
  • View.postDelayed(Runnable, long)

例如

public void onClick(View v) {
    new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            // a potentially time consuming task
            final Bitmap bitmap =
                    processBitMap("image.png");
            imageView.post(new Runnable() {
                public void run() {
                    imageView.setImageBitmap(bitmap);
                }
            });
        }
    }).start();
}

 

但是，隨著操作日趨複雜，這類程式碼也會變得複雜且難以維護。

解決：//TODO

1.若通過工作執行緒完成複雜互動，考慮在工作執行緒中使用Handler處理來自主執行緒的訊息。

2.擴充套件AsyncTask類。AsyncTask通過非同步通訊和訊息傳遞，將工作執行緒中的結果傳遞到主執行緒，更新相關UI操作。

執行緒安全

先看下面的例子，onCreate中開啟了10個執行緒，呼叫plusOne方法，對num進行加1處理。

private static final String TAG = "ProcessThread";
@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate( savedInstanceState );
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        new Thread_thread().start();
        new Thread( runnable ).start();
    }
}

int num = 0;
//繼承Thread類
private class Thread_thread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        plusOne();
    }
}

//實現Runnable介面
private Runnable runnable = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        plusOne();
    }
};

private void plusOne() {
    num++;
    Log.d( TAG, "num=" + num );
}

 列印的log如下：

2020-05-28 10:58:12.731 9531-9567/com.flx.process_thread D/ProcessThread: num=1
2020-05-28 10:58:12.741 9531-9568/com.flx.process_thread D/ProcessThread: num=3
2020-05-28 10:58:12.741 9531-9570/com.flx.process_thread D/ProcessThread: num=3
2020-05-28 10:58:12.744 9531-9569/com.flx.process_thread D/ProcessThread: num=4
2020-05-28 10:58:12.761 9531-9571/com.flx.process_thread D/ProcessThread: num=5
2020-05-28 10:58:12.762 9531-9572/com.flx.process_thread D/ProcessThread: num=6
2020-05-28 10:58:12.787 9531-9574/com.flx.process_thread D/ProcessThread: num=7
2020-05-28 10:58:12.791 9531-9573/com.flx.process_thread D/ProcessThread: num=8
2020-05-28 10:58:12.801 9531-9575/com.flx.process_thread D/ProcessThread: num=9
2020-05-28 10:58:12.802 9531-9576/com.flx.process_thread D/ProcessThread: num=10

 從log看到num值存在重複。像上述的情況，可能是兩個執行緒同時操作了num，操作時num都是一樣的。這種情況就是執行緒不安全的。

執行緒安全就是，多個執行緒訪問同一個物件時，如果不用考慮這些執行緒在執行時環境下的排程和交替執行，也不需要進行額外的同步，或者在呼叫方進行任何其他操作，呼叫這個物件的行為都可以獲得正確的結果，那麼這個物件就是執行緒安全的。

上述例子中，分別使用了建立執行緒常用的兩種方法：

繼承Thread類 和 實現Runnable介面

實現執行緒安全常用方法

synchronized關鍵字

如下，應該都很熟悉，不做解釋。

private synchronized void plusOne() {
    num++;
    Log.d( TAG, "num=" + num );
}

 Lock鎖

ReentrantLock是Lock的一個子類。

如下示例，一般使用，unlock放在finally中，執行方法體放在try中。

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private void plusOne() {
    lock.lock();
    try {
        num++;
        Log.d( TAG, "num=" + num );
    }finally {
        lock.unlock();
    }
}

 

注：

volatile關鍵字

volatile保證了不同執行緒對某個變數進行操作時的可見性，即一個執行緒修改了某個變數的值，這新值對其他執行緒來說是立即可見的。

volatile不能保證原子性，因此不能保證執行緒安全。

常用程式執行緒資訊獲取

//當前程式ID，使用者ID
Log.d( TAG, "onCreate: currPID=" + android.os.Process.myPid()
　　+ ";currUID=" + android.os.Process.myUid() );
//當前執行緒ID。下面兩種方法獲取的值是不一樣的。 
//第一個是系統級的，系統分配管理；第二個是java級的，Thread管理的。由於java跨平臺
Log.d( TAG, "onCreate: currTid=" + android.os.Process.myTid()
　　+ ";currTid2=" + Thread.currentThread().getId() );
//主執行緒ID
Log.d( TAG, "onCreate: mainTid=" + Looper.getMainLooper().getThread().getId() );

列印情況：

2020-05-28 10:58:12.703 9531-9531/com.flx.process_thread D/ProcessThread: onCreate: currPID=9531;currUID=10133
2020-05-28 10:58:12.704 9531-9531/com.flx.process_thread D/ProcessThread: onCreate: currTid=9531;currTid2=2
2020-05-28 10:58:12.704 9531-9531/com.flx.process_thread D/ProcessThread: onCreate: mainTid=2

 

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