Android 并发编程：（一）基础知识 —— 架构和组件

浏览数：236 / 时间：2015年06月11日

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http://blog.csdn.net/manoel/article/details/38462631

写在前面的话

很久没写博客了，一是因为自身水平有限，怕误人子弟；二是因为感觉没什么可写的；三是因为时间有限，要寻找工作、学习和生活之间的平衡。

最近一直在研究和梳理Android多线程编程的东西，希望能够把这些分享给大家。

想必做过Android应用开发的同学应该都会知道，多线程是一个特别“诡异”的地方。之所以称为“诡异”，是因为多线程产生的bug是非常难以复现的，而且是毫无规律的。

又有什么比“毫无规律”让程序员感到可怕的呢。

如果对Android开发还不是特别了解的同学，可以参考我之前翻译的Android开发教程。

http://blog.csdn.net/column/details/development4android.html

近期，我会不定时地更新一些关于Android多线程的原理和技巧，都是我自己对一些实践的总结，希望能做到深入浅出。

好了，进入正题。想要了解Android多线程的机制，还是先从整个Android的架构说起吧。

软件栈

Applications: 应用层，包括使用Java库和Android框架所编写的程序。
Core Java: Java类库，并不是完全的Java SE或Java ME的实现，而是Apache Harmony的一个实现，基于Java5。这一层提供基础的Java线程机制，包括java.lang.Thread类和java.util.concurrent包。
Application framework: Android框架层，主要负责处理窗口系统，UI组件，资源等。基本上，要编写一个Android应用所需要的所有类都在这一层。同时，Android框架定义和管理Android组件的生命周期和它们之间的通信。而且，Android框架定义了一系列Android特有的异步机制，包括HandlerThread，AsyncTask，IntentService，AsyncQueryHandler和Loaders。
Native libraries: C/C++库层，主要负责处理图像，音视频，数据库，字体，OpenGL等。Java所编写的程序并不直接和这一层交流，因为Android框架已经对这些本地代码进行了封装。
Runtime: 运行时环境，即Dalvik虚拟机。为每一个Android应用程序提供了一个沙盒，Dalvik虚拟机执行.dex文件。每一个程序都运行在它专有的Dalvik虚拟机中。
Linux kernel: Linux内核，即潜在的操作系统。负责让程序使用硬件功能，例如声音，网络，相机等。同时，负责管理进程和线程。为每一个程序开启一个进程，每一个进程掌管一个Dalvik虚拟机。在进程中，多线程执行程序的代码。Linux内核通过调度机制，为进程和它们的线程分配可用的CPU执行时间。

程序架构

一个程序的基础是Application对象以及Android的组件：Activity，Service，BroadcastReceiver和ContentProvicer。

程序

一个程序在Java中的表达方式就是android.app.Application对象。当程序开启的时候，这个对象被创建，程序停止时被销毁。也就是说，Application对象经历一个Linux进程的完整生命周期。当Linux进程重新开启的时候，一个新的Application对象也被创建了。

组件

Android的组件包括Activity，BroadcastReceiver，Service和ContentProvider。

这些实体有不同的责任和生命周期，但它们都代表了程序的入口，也就是程序启动的地方。

一个组件唤醒另一个组件是通过Intent才能实现的，这个过程可以发生在同一个程序中或多个程序之间。Intent分为显式的和隐式的：

显式的 Intent: 定义一个组件的完整的名字，这个名字在运行时能够能够被程序识别。
隐式的 Intent: 通过IntentFilter在运行时与组件绑定，需要在IntentFilter中定义一些“协议”。如果Intent与IntentFilter中的“协议”匹配，那么这个组件就会被启动。

组件的生命周期是Android系统特定的技术，它们不与潜在的Java对象匹配。一个Java对象可以比它的组件存活的时间要久，并且，Dalvik虚拟机可以保存与一个组件的对应的多个对象。小心，这会导致内存泄漏。我会在后面对多线程造成的内存泄漏进行分析。

通常，实现一个组件的方式是子类化它。并且，一个程序中所有的组件都要在AndroidManifest.xml中进行注册。

Activity

一个Activity就是一个屏幕，通常占据了设备的全部屏幕尺寸。它用来展示信息，处理用户的输入等。包括所有的UI组件，例如按钮，文本框，图片等。

Activity持有一个对所有视图树的对象引用，所以它占据的内存会变的很大。

当用户在不同的屏幕之间导航的时候，Activity实例从一个栈里面被初始化。当导航到一个新的屏幕时，一个新的Activity被压入到栈里，当返回到之前的屏幕时，Activity被从栈中弹出。

在下面的图中，首先开启了一个Activity A，接着切换到B，同时A销毁；然后切换到C和D。A,B,C是全屏显示的，但是D是窗口模式的，仅仅占据了屏幕的一部分空间。A完全被销毁了，B是不可见的，C是部分可见的，D是全部可见的，并且D在栈顶。因此，D获得了焦点并且可以接收用户的输入。Activity在栈里面的位置，决定了Activity的状态：

可见并且处于活跃状态: D
暂停并且部分可见: C
停止并且完全不可见: B
不可交互并且已经完全销毁: A

一个程序中最顶端的Activity，对这个程序在系统中的优先级是有一定影响的。这里所谓的优先级就是进程的优先级，这将影响一个程序被终止的几率和分配给这个程序中线程的执行时间。

按返回键或者调用finish()方法都会终止一个Activity的生命周期。

Service

Service是在后台执行的，它是不可见的，和用户之间也没有任何交互的。可以用来从其他组件卸载一些操作，这些操作比那些组件活的要长。一个Service可以用过两种方式去执行，start或bind：

Started Service: 通过调用Context.startService(Intent)开启服务，这里的Intent既可以是隐式的，也可以是显式的。如果想要停止服务，调用 Context.stopService(Intent)。
Bound Service: 通过调用Context.bindService(Intent, ServiceConnection, int)，多个组件可以绑定同一个Service，这里的Intent既可以是隐式的，也可以是显式的。绑定之后，通过ServiceConnection接口与Service进行通信。如果想要停止服务，调用 Context.unbindService(ServiceConnection)。当最后一个组件与Service解绑后，这个Service就会被销毁。