快速瞭解Android重要機制

標籤：

轉自 http://www.jianshu.com/p/5f6d79323923

一、Android系統底層研究

關於底層的知識點不是在一篇文章中能講解清楚，參見本人的Android底層研究系列，不斷更新中。

二、Android重要知識點

下面精選了較為常見的知識點，堅決杜絕簡單羅列答案的方式，因為那樣理解不了也記不住。所以盡量以層層遞進而簡單粗暴的方式來表達。耐心點看，一定能幫你應對大多數面試問題。

Tips：可以先閱讀自己熟悉的知識點，然後再去看那些不太熟悉的。

1、Activity啟動模式

什麼是啟動Activity？

一般而言是先建立一個Activity對象，然後把Activity放入一個Task堆棧裡進行管理（包括切換、關閉等）。那麼問題來了，如果該堆棧裡已經有這個Activity對象呢，我還要不要建立一個新的對象呢？Android提供了四種選擇方案：

• 不管堆棧裡有沒有，都建立一個新的activity放在堆棧頂部：standard模式
• 如果我要開啟的activity正好在堆棧頂部，那就直接用它；否則也建立新的： singleTop模式
• 這個比較霸道。即如果activity已經存在在堆棧裡，那麼當要開啟這個activity時，就算棧的上層還有其他activity，也統統移除，成為棧頂。而如果沒有，就也要建立。：singleTask模式
• 這個更加霸道。即開啟這個activity時，直接建立一個堆棧，並建立這個activity放入新堆棧中，不去和別人擠一個堆棧。以後再要開啟這個activity時，直接跳轉到這個新堆棧裡去用。：singleInstance模式（即只建立一個執行個體，單獨放在一個task堆棧裡給別的task棧共用）

啟動模式2、Activity（或組件）通訊機制

Activity（組件）之間何時需要通訊？

一般當需要從一個Activity（組件）向其他的Activity（組件）傳遞資料時，就會涉及到通訊機制。例如開啟一個新的Activity並向其傳遞資料。

如何來通訊/傳遞資料？

較常用的是android系統的信使：Intent。
Intent的作用是，帶上要傳遞的資料，然後出發前往指定的目的地。
那麼問題來了，如果帶上各種各樣的資料呢？又如何導航去找到目的地呢？

如何帶上各種各樣的資料？

就像發信一樣，你不可能把一堆淩亂的信紙直接塞給信使讓人家送，而會用信封把信都裝起來。
android裡也一樣，會把資料先打包，再給信使，這裡就涉及到 bundle。對，我們把一堆淩亂的資料放在一個bundle裡，然後把bundle給Intent就可以了。

 如何導航找到目的地呢？

如果你想郵寄東西有兩種方式：1、在信封上寫好詳細地址；2、如果你想郵寄沒用的棉被書籍給災區，但你又無所謂寄給哪個災區，你就可以寫幫我隨便寄到一個災區去，然後郵局管理員會在全國範圍內查詢，如果查到了災區如汶川，那就郵寄到那。
android裡也一樣，有顯式Intent和隱式Intent，前者會指定特定組件名，如指定目標activity；後者不指定名稱，只給一個描述(Intent-Filter)。然後android會依據這個描述去搜尋。

但是，關於資料打包，有個問題是，如果傳遞普通資料可以直接放入bundle中，但 如果要傳遞對象呢。

如何在bundle中打包並傳遞對象呢！？

3、對象序列化機制

前面已經知道了，我們要在組件間通訊時會先用bundle對資料打包，然後交給信使intent。那麼問題來了？

bundle如何打包資料呢？

這裡的資料我們分成兩種，一種是原型資料，如int、string等，可以直接打包並傳遞。打包方式如下：

bundle.putInt("key1", 20);bundle.putString("key2", "hello");

另一種是java對象，這是不能直接給bundle的，而要通過序列化後再給bundle，然後對象會以二進位流形式傳輸，直到目標組件接受到bundle後，要對該對象位元據還原序列化才能擷取真實的的對象。

那麼如何對對象進行序列化呢？

兩種方法。

• 基於java語言的Serializable序列化方法：對象類要實現Serializable介面；
• 基於android系統提出的Parcel序列化方法：實現Parcelable介面。
  只要類實現了這兩個介面，就可以把對象存入bundle中：

bundle.putSerializable(Key, Object);bundle.putParcelable(Key, Object);

那麼

 這兩種機制有何區別？

• JAVA中的Serialize機制是將對象轉化為位元組流儲存在外部裝置，在需要時重建對象(採用java反射機制)。主要用於外部裝置儲存對象狀態，網路傳輸對象等情境。缺點是產生很多中間對象及造成一定的GC(記憶體回收)，簡而言之Serialize更慢；
• Android提供的Parcel機制是針對行動裝置的輕量級高效對象序列化機制。整個過程均在記憶體進行，不涉及外部裝置，還原序列化時讀取的就是原對象，而不會建立新對象。簡單來說Parcel更快；不過它使用複雜。

這一步我們知道，要對對象進行序列化後才可以放入bundle由intent傳遞給其他組件，那麼，

為什麼需要對對象序列化後才能通過intent在組件間傳遞呢！？

以startActivity(intent)為例，該函數作用時從A Activity中啟動B Activity，同時把資料打包給intent並傳遞給B。也就是說，如果intent裡的資料有java對象，那就要序列化這個對象才能傳遞給B。
下面直接給出原因：(詳細可參見從源碼角度輕鬆學習Intent機制)
因為在啟動B Activity過程中，需要離開應用程式所在進程，轉而調用native方法，進入linux kernel進程中去執行activity切換的實際操作。完成後再重新把傳輸資料帶回到應用程式進程中，對原始打包資料進行解析。
也就是說，在啟動B Activity過程中，所打包的資料要經過不同進程：應用程式->linux kernel->應用程式，而java對象是無法直接在進程間傳輸的（見下文），所以，我們需要提前序列化java對象，才能讓它經得住後面跨進程傳輸的考驗。

4、處理序間通訊機制IPC

什麼是進程？

簡單來說，一個進程往往代表一個應用程式。作業系統會為每一個進程分配一定的記憶體空間等資源，然後進程就在這塊記憶體裡跑。

什麼是處理序間通訊？

一般而言，為了保證安全，進程獲得的記憶體空間時一塊抽象的記憶體，然後會映射到實際的某一塊實體記憶體，從而，每個進程都無法訪問其他進程所在記憶體裡的資料。比如手機上開了qq和某銀行用戶端，作業系統會為他倆建立兩個獨立的記憶體區供運行，而qq進程是無法訪問到銀行用戶端資料的，這就保證了資料的安全性。
但是，帶來的缺陷是，進程間無法直接進行資料轉送，所以要引入特有的處理序間通訊機制。

進程間可以直接傳遞對象嗎？

前面知道，不同處理序間通訊，也就意味著在兩塊不同的實體記憶體間傳遞資料。首先，原生的資料如int string資料是可以傳遞的，只要你說明這個資料時什麼類型，那麼就可以在目標進程裡複原。但是對象資料，如果直接把對象傳遞過去，目標進程是無法複原的，因而也無法識別。

記憶體區資料通訊

Android系統中不同應用程式之間通訊。一個進程代表一個應用程式。

處理序間通訊

附加：IPC機制中很重要的是Binder機制，利用Binder實現不同進程間傳遞。這部分內容面試一般不會問的太難。目前本人還在整理該部分內容，繼續更新中。

5、多線程管理

前面提到了處理序間通訊，下面講解下Android裡的多線程管理，後面會講解線程間通訊。
首先，線程基本概念此處不過多講解，只要知道線程是輕量級進程，在有限的進程記憶體空間資源中去執行實際操作。

什麼是Main Thread 和 Worker Thread?

當應用程式開啟時會自動建立一個主線程 (Main Thread)，也叫UI線程，主要功能是完成UI介面繪製和與使用者互動。除主線程之外的其他線程稱為子線程或Worker Thread。這些線程往往用執行耗時操作如網路通訊或資料庫訪問等。
如果在主線程中執行耗時操作，那麼在執行過程中，就無法繪製介面或響應使用者操作，在使用者看來就是卡頓，可能造成ANR現象，破壞使用者體驗。

主線程是線程不安全的

網上很多地方解釋線程不安全並非解釋原因，而是在‘解釋’結果，即：（因為主線程是線程不安全的，所以）UI控制項只能在主線程中操作，而不能在其他線程中操作，否則多個線程同時操作一個控制項會出錯。
這種解釋不僅沒解釋為何主線程是線程不安全的，反而讓人感覺android系統裡限定了只能在主線程操作ui元素，容易誤解為那不是很安全嗎？
我的解釋是：
首先我們是的的確確可以通過代碼，在子線程裡操作UI元素，然後引發程式崩潰。假設主線程是安全的，那麼安全的情況是：即使我們不小心在子線程操作UI也不用擔心，因為系統會屏蔽這種操作。而實際上系統並未屏蔽，只要開發人員在子線程操作UI元素，很有可能會導致崩潰。所以我們才說android系統裡主線程並不安全。

附加知識：什麼是安全執行緒/不安全？在多線程環境裡，往往一段代碼會被多個線程分別執行。而常見的情況是一個線程執行了該段代碼的一部分後，會被另一個線程搶走時間片又去執行這段代碼，並修改其中變數。當原線程再次回來繼續運行時，其實裡面的變數已經被別人改動了但它卻不知，最後會導致錯誤。這種線程就是不安全的。而安全的線程在執行一段代碼時，只要沒執行完，其他線程就不能來執行這段代碼或修改變數知道它執行完。

那麼

多個線程間時如何通訊的呢？

這裡就涉及到另一套機制handler、looper、MessageQueue機制，在本人另一篇文章中有生動詳細的描述，見Handler實現機制
簡單來說，每個線程擁有上面這三個東西，如線程A想發送訊息給線程B，那麼線上程A中調用線程B的handler來發送訊息，訊息會自動發送線程B的訊息佇列中，同時線程B的looper在不斷遍曆這個隊列，如果發現有新訊息就會自動去處理。

常見問題：

如何避免發生ANR(Application Not Response)現象呢？

盡量在子線程中執行耗時操作（如網路請求或資料庫讀取等）或者資源開銷較大的操作，當子線程執行完畢後，利用handler通知主線程做出更新。

6、記憶體管理機制

前面提到了，每個應用程式運行在獨立的進程中（實際是一個獨立的Dalvik進程），而且系統會為它分配固定的記憶體。在記憶體使用量中常常會發生記憶體流失(memory leak)和記憶體溢出(OOM)，其中，記憶體溢出非常嚴重，往往會導致程式崩潰。所以，合理有效管理記憶體非常的重要。
詳細的管理（包括面試重點：圖片緩衝機制）均可以參考本人另一篇文章：Android之記憶體管理及最佳化

此處不再贅述。

只說一下三種圖片緩衝思路：

• LRU演算法：設定緩衝圖片最大數量，當圖片數量超過最大值久刪除使用較少的圖片，從而最佳化記憶體。
• FTU演算法：設定圖片的緩衝時限，從最後一次使用算起，當達到時限即刪除。
• FMU演算法：設定固定大小的緩衝空間，當達到空間限制後刪除最大尺寸的圖片。

7、下一步：

文章還在繼續更新中，讀者有感興趣的話題可以在評論裡回複

文／iam_wingjay（簡書作者）
原文連結：http://www.jianshu.com/p/5f6d79323923
著作權歸作者所有，轉載請聯絡作者獲得授權，並標註“簡書作者”。

快速瞭解Android重要機制