Android中的多进程、多线程

前面几篇总结了进程、线程相关的知识。这里总结下关于Android中的多进程、多线程及其使用。

这里总结的Android中的多进程、多线程也是一个基础，可扩展的很多。

Android中多进程

常见的几种使用

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

这个方法，调用程序外的 脚本或命令程序，它会生成一个新的进程去调用 返回一个Process对象。

如：windows下，调用记事本。

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

linux下（Android）下，调用系统本身的ps命令后，通过返回的Process对象的输入流 读取了调用内容。

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();
}

执行后，通过log，很容易看出，Runtime.getRuntime().exec("xxx")调用就是新建的进程。

ProcessBuilder("xxx").start()

这个方法同样可以调用程序外的 脚本或命令程序。

类似Runtime.getRuntime().exec(),如:window下打开计算器。

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()关联

通过源码跟踪，很容易看到Runtime.getRuntime().exec()最终也是调用的ProcessBuilder().start()来实现的。

所以它们很多类似，都是创建一个新的进程来执行程序外的脚本或命令程序，并返回Process实例，通过实例可以获取进程信息及控制进程状态。

传递参数有所不同，Runtime.getRuntime().exec()可以是单独字符串(用空格分隔可执行命令程序和参数，如例子中注释的那条)，也可以是字符串数组。ProcessBuilder().start()只能是字符串数组或集合，同样第一个参数是可执行命令程序。

android:process标签

应用的AndroidManifest.xml的清单文件中，可以通过设置android:process标签 实现多进程。

默认，同一应用所有组件运行相同进程中，进程名即包名。

支持

四大组件(Activity，Service，ContentProvider，BroadcastReceive)都支持android:process标签，组件元素-(<activity>、<service>、<receiver> 和 <provider>),通过此属性指定组件在哪个进程中运行。

<application>也支持android:process标签，它只设置所有组件默认运行进程的默认值。

进程名(属性值)

如果以冒号(“:”)开头，创建的 则是应用的私有进程。

如配置android:process=":myprocess1",包名是com.android.test,则实际进程名即com.android.test:myprocess1。

如果不是以冒号而是以小写字母开头，则是全局进程，只要有权限即可访问。不同应用的组件可以共享该进程。

其他

进程内存限制

如下两个重要的值，如果超过，则会出现OOM。通过 adb shell getprop | grep xxx(如adb shell getprop | grep dalvik可以看到很多配置，不仅仅下面两个 )可以查询到相应手机中的配置，不同手机可能是不同的。

dalvik.vm.heapsize ---单个dalvik虚拟机最大内存

dalvik.vm.heapgrowthlimit ---单个进程的最大内存

Android中进程间通信

进程间通信总结中提到比较全面，可以参考下。//TODO

系统中也存在很多包括Activity，Service，Broadcast，ContentProvider都有这样的实现。

比较常用，需要了解和掌握的：Bundle(序列化，四大组件常用),AIDL，Messenger，ContentProvider，Socket

Android中多线程

主线程

当应用启动后，系统即会为应用创建一个线程---“main”，即主线程。主线程，也称为UI线程，它负责事件的分派，包括绘制事件。

一般所有组件都在主线程中实例化。

当耗时操作(如网络访问或数据库操作)时就会阻塞主线程，会导致事件无法分派，包括绘制事件，甚至5s ANR。

工作线程

保证应用界面的响应能力，关键是不能阻塞界面线程。如果执行的操作不能即时完成，则应确保它们在单独的线程中运行。这个单独的线程即工作线程。

注意：

1.不要阻塞主线程，即耗时操作不要放在主线程中。

2.只有主线程可以更新UI，其他所有线程都无法更新UI。

从其他线程进入主线

由于第二点，系统提供了从其他线程进入主线程的几种方法：

• 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，随着操作日趋复杂，这类代码也会变得复杂且难以维护。

解决：//TODO

1.若通过工作线程完成复杂交互，考虑在工作线程中使用Handler处理来自主线程的消息。

2.扩展AsyncTask类。AsyncTask通过异步通信和消息传递，将工作线程中的结果传递到主线程，更新相关UI操作。

线程安全

先看下面的例子，onCreate中开启了10个线程，调用plusOne方法，对num进行加1处理。

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;
//继承Thread类
private class Thread_thread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        plusOne();
    }
}

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

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

打印的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

从log看到num值存在重复。像上述的情况，可能是两个线程同时操作了num，操作时num都是一样的。这种情况就是线程不安全的。

线程安全就是，多个线程访问同一个对象时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，也不需要进行额外的同步，或者在调用方进行任何其他操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那么这个对象就是线程安全的。

上述例子中，分别使用了创建线程常用的两种方法：

继承Thread类 和 实现Runnable接口

实现线程安全常用方法

synchronized关键字

如下，应该都很熟悉，不做解释。

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

Lock锁

ReentrantLock是Lock的一个子类。

如下示例，一般使用，unlock放在finally中，执行方法体放在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关键字

volatile保证了不同线程对某个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。

volatile不能保证原子性，因此不能保证线程安全。

常用进程线程信息获取

//当前进程ID，用户ID
Log.d( TAG, "onCreate: currPID=" + android.os.Process.myPid()
　　+ ";currUID=" + android.os.Process.myUid() );
//当前线程ID。下面两种方法获取的值是不一样的。
//第一个是系统级的，系统分配管理；第二个是java级的，Thread管理的。由于java跨平台
Log.d( TAG, "onCreate: currTid=" + android.os.Process.myTid()
　　+ ";currTid2=" + Thread.currentThread().getId() );
//主线程ID
Log.d( TAG, "onCreate: mainTid=" + Looper.getMainLooper().getThread().getId() );

打印情况：

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