Android的进程与线程模型

原文地址：http://www.cnblogs.com/ghj1976/archive/2011/04/28/2031586.html

Android 包括一个应用程序框架、几个应用程序库和一个基于 Dalvik 虚拟机的运行时，所有这些都运行在 Linux 内核之上。

通过利用 Linux 内核的优势，Android 得到了大量操作系统服务，包括进程和内存管理、网络堆栈、驱动程序、硬件抽象层、安全性等相关的服务。

 

有关Java虚拟机跟进程，线程的关系请参看下面这篇文章：

进程、线程与JVM、CLR 
http://blog.csdn.net/ghj1976/archive/2010/04/13/5481038.aspx

 

下面这篇文章对Android的进程和线程描述的很好，我在这篇文章基础补充了一些图片和信息。

http://blog.csdn.net/L_serein/archive/2011/03/22/6269270.aspx 

android进程模型：

在安装Android应用程序的时候，Android会为每个程序分配一个Linux用户ID，并设置相应的权限，这样其它应用程序就不能访问此应用程序所拥有的数据和资源了。

在 Linux 中，一个用户ID 识别一个给定用户；在 Android 上，一个用户ID 识别一个应用程序。

应用程序在安装时被分配用户 ID，应用程序在设备上的存续期间内，用户ID 保持不变。

 

默认情况下，每个apk运行在它自己的Linux进程中。当需要执行应用程序中的代码时，Android会启动一个jvm，即一个新的进程来执行，因此不同的apk运行在相互隔离的环境中。

下图显示了：两个 Android 应用程序，各自在其自己的基本沙箱或进程上。他们是不同的Linux user ID。

开发者也可以给两个应用程序分配相同的linux用户id，这样他们就能访问对方所拥有的资源。

为了保留系统资源，拥有相同用户id的应用程序可以运行在同一个进程中，共享同一个jvm。

如下图，显示了两个 Android 应用程序，运行在同一进程上。

不同的应用程序可以运行在相同的进程中。要实现这个功能，首先必须使用相同的私钥签署这些应用程序，然后必须使用 manifest 文件给它们分配相同的 Linux 用户 ID，这通过用相同的值/名定义 manifest 属性 android:sharedUserId 来做到。

Android进程知识的补充：

下图是标准的Android 架构图，

其中我们可以看到在“Android本地库 & Java运行环境层”中，Android 运行时中，

Dalvik是Android中的java虚拟机，可支持同时运行多个虚拟机实例；每个Android应用程序都在自己的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例； 
所有java类经过java编译器编译，然后通过SDK中的dx工具转成.dex格式交由虚拟机执行。

Android系统进程

init进程（1号进程），父进程为0号进程，执行根目录底下的init可执行程序，是用户空间进程 
——-> /system/bin/sh 
——-> /system/bin/mediaserver 
——-> zygote 
—————–> system_server 
—————–>com.android.phone 
—————–>android.process.acore(Home) 
… …

kthreadd进程（2号进程），父进程为0号进程，是内核进程，其他内核进程都是直接或者间接以它为父进程

  

Android的单线程模型

当一个程序第一次启动时，Android会同时启动一个对应的主线程（Main Thread），主线程主要负责处理与UI相关的事件，如：用户的按键事件，用户接触屏幕的事件以及屏幕绘图事件，并把相关的事件分发到对应的组件进行处理。所以主线程通常又被叫做UI线程。

在开发Android 应用时必须遵守单线程模型的原则： Android UI操作并不是线程安全的并且这些操作必须在UI线程中执行。

如果在非UI线程中直接操作UI线程，会抛出android.view.ViewRoot$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views，这与普通的java程序不同。

由于UI线程负责事件的监听和绘图，因此，必须保证UI线程能够随时响应用户的需求，UI线程里的操作应该向中断事件那样短小，费时的操作（如网络连接）需要另开线程，否则，如果UI线程超过5s没有响应用户请求，会弹出对话框提醒用户终止应用程序。

如果在新开的线程中需要对UI进行设定，就可能违反单线程模型，因此android采用一种复杂的Message Queue机制保证线程间通信。

 

Message Queue：

Message Queue是一个消息队列，用来存放通过Handler发布的消息。Android在第一次启动程序时会默认会为UI thread创建一个关联的消息队列，可以通过Looper.myQueue()得到当前线程的消息队列，用来管理程序的一些上层组件，activities，broadcast receivers 等等。你可以在自己的子线程中创建Handler与UI thread通讯。 

通过Handler你可以发布或者处理一个消息或者是一个Runnable的实例。每个Handler都会与唯一的一个线程以及该线程的消息队列管理。

Looper扮演着一个Handler和消息队列之间通讯桥梁的角色。程序组件首先通过Handler把消息传递给Looper，Looper把消息放入队列。Looper也把消息队列里的消息广播给所有的Handler，Handler接受到消息后调用handleMessage进行处理。

实例如下：

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
   super.onCreate(savedInstanceState);  
   setContentView(R.layout.main);  
   editText = (EditText) findViewById(R.id.weather_city_edit);  
   Button button = (Button) findViewById(R.id.goQuery);  
   button.setOnClickListener(this);  

   Looper looper = Looper.myLooper();  //得到当前线程的Looper实例，由于当前线程是UI线程也可以通过Looper.getMainLooper()得到  
    messageHandler = new MessageHandler(looper);  //此处甚至可以不需要设置Looper，因为 Handler默认就使用当前线程的Looper  
} 

public void onClick(View v) {  
   new Thread() {  
      public void run() {  
          Message message = Message.obtain();  
          message.obj = "abc";  
          messageHandler.sendMessage(message);  //发送消息 
       }  
   }.start();  
} 

Handler messageHandler = new Handler {  
   public MessageHandler(Looper looper) {  
      super(looper);  
  } 
   public void handleMessage(Message msg) {  
      setTitle((String) msg.obj);  
   } 
}

对于这个实例，当这个activity执行玩oncreate,onstart,onresume后，就监听UI的各种事件和消息。

当我们点击一个按钮后，启动一个线程，线程执行结束后，通过handler发送一个消息，由于这个handler属于UI线程，因此这个消息也发送给UI线程，然后UI线程又把这个消息给handler处理，而这个handler是UI线程创造的，他可以访问UI组件，因此，就更新了页面。

由于通过handler需要自己管理线程类，如果业务稍微复杂，代码看起来就比较混乱，因此android提供了AsyncTask类来解决此问题。

 

AsyncTask:

首先继承一下此类，实现以下若干方法，

onPreExecute(), 该方法将在执行实际的后台操作前被UI thread调用。可以在该方法中做一些准备工作，如在界面上显示一个进度条。 

doInBackground(Params...), 将在onPreExecute 方法执行后马上执行，该方法运行在后台线程中。这里将主要负责执行那些很耗时的后台计算工作。

可以调用publishProgress方法来更新实时的任务进度。该方法是抽象方法，子类必须实现。 

onProgressUpdate(Progress...),在publishProgress方法被调用后，UI thread将调用这个方法从而在界面上展示任务的进展情况，例如通过一个进度条进行展示。 

onPostExecute(Result), 在doInBackground 执行完成后，onPostExecute 方法将被UI thread调用，后台的计算结果将通过该方法传递到UI thread.

使用时需要遵循以下规则：

1)Task的实例必须在UI thread中创建 

2)execute方法必须在UI thread中调用 

3)不要手动的调用这些方法，只调用execute即可

4)该task只能被执行一次，否则多次调用时将会出现异常

示例如下：

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
       super.onCreate(savedInstanceState);  
       setContentView(R.layout.main);  
       editText = (EditText) findViewById(R.id.weather_city_edit);  
       Button button = (Button) findViewById(R.id.goQuery);  
       button.setOnClickListener(this);  
}  

public void onClick(View v) {  
       new GetWeatherTask().execute(“aaa”);  
} 

class GetWeatherTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {  
    protected String doInBackground(String... params) {  
         return getWetherByCity(params[0]);  
    } 
    protected void onPostExecute(String result) {  
         setTitle(result);
    }  
}

 

参考资料： 
Android进程和线程模型 
http://blog.csdn.net/L_serein/archive/2011/03/22/6269270.aspx

Hello Android 第三版 （二） 
http://blog.csdn.net/cqwty/archive/2010/09/08/5870219.aspx

理解 Android 上的安全性 
http://www.ibm.com/developerworks/cn/xml/x-androidsecurity/