Android进程生命周期与ADJ

2022-05-15 本文已影响0人欣兄

一、进程生命周期

Android系统将尽量长时间地保持应用进程，但为了新建进程或运行更重要的进程，最终需要清除旧进程来回收内存。为了确定保留或终止哪些进程，系统会根据进程中正在运行的组件以及这些组件的状态，将每个进程放入“重要性层次结构”中。必要时，系统会首先消除重要性最低的进程，然后是清除重要性稍低一级的进程，依此类推，以回收系统资源。

进程的重要性，划分5级：

前台进程(Foreground process)
可见进程(Visible process)
服务进程(Service process)
后台进程(Background process)
空进程(Empty process)
前台进程的重要性最高，依次递减，空进程的重要性最低，下面分别来阐述每种级别的进程

1.1 Foreground process

用户当前操作所必需的进程。通常在任意给定时间前台进程都为数不多。只有在内存不足以支持它们同时继续运行这一万不得已的情况下，系统才会终止它们。

拥有用户正在交互的 Activity（已调用onResume()）
拥有某个 Service，后者绑定到用户正在交互的 Activity
拥有正在“前台”运行的 Service（服务已调用 startForeground()）
拥有正执行一个生命周期回调的 Service（onCreate()、onStart() 或 onDestroy()）
拥有正执行其 onReceive() 方法的 BroadcastReceiver

1.2 Visible process

没有任何前台组件、但仍会影响用户在屏幕上所见内容的进程。可见进程被视为是极其重要的进程，除非为了维持所有前台进程同时运行而必须终止，否则系统不会终止这些进程。

拥有不在前台、但仍对用户可见的 Activity（已调用onPause()）。
拥有绑定到可见（或前台）Activity 的 Service

1.3 Service process

尽管服务进程与用户所见内容没有直接关联，但是它们通常在执行一些用户关心的操作（例如，在后台播放音乐或从网络下载数据）。因此，除非内存不足以维持所有前台进程和可见进程同时运行，否则系统会让服务进程保持运行状态。

正在运行startService()方法启动的服务，且不属于上述两个更高类别进程的进程。

1.4 Background process

后台进程对用户体验没有直接影响，系统可能随时终止它们，以回收内存供前台进程、可见进程或服务进程使用。通常会有很多后台进程在运行，因此它们会保存在LRU列表中，以确保包含用户最近查看的Activity的进程最后一个被终止。如果某个 Activity 正确实现了生命周期方法，并保存了其当前状态，则终止其进程不会对用户体验产生明显影响，因为当用户导航回该 Activity 时，Activity 会恢复其所有可见状态。

对用户不可见的Activity的进程（已调用Activity的onStop()方法）

1.5 Empty process

保留这种进程的的唯一目的是用作缓存，以缩短下次在其中运行组件所需的启动时间。为使总体系统资源在进程缓存和底层内核缓存之间保持平衡，系统往往会终止这些进程。

不含任何活动应用组件的进程

二、Lowmemorykiller

2.1 ADJ级别

定义在ProcessList.java文件，oom_adj划分为16级，从-1000到1001之间取值。

ADJ级别	取值	解释
UNKNOWN_ADJ	1001	一般指将要会缓存进程，无法获取确定值
CACHED_APP_MAX_ADJ	999	不可见进程的adj最大值
CACHED_APP_MIN_ADJ	900	不可见进程的adj最小值
SERVICE_B_AD	800	B List中的Service（较老的、使用可能性更小）
PREVIOUS_APP_ADJ	700	上一个App的进程(往往通过按返回键)
HOME_APP_ADJ	600	Home进程
SERVICE_ADJ	500	服务进程(Service process)
HEAVY_WEIGHT_APP_ADJ	400	后台的重量级进程，system/rootdir/init.rc文件中设置
BACKUP_APP_ADJ	300	备份进程
PERCEPTIBLE_APP_ADJ	200	可感知进程，比如后台音乐播放
VISIBLE_APP_ADJ	100	可见进程(Visible process)
FOREGROUND_APP_ADJ	50	前台进程（Foreground process)
PERSISTENT_SERVICE_ADJ	-700	关联着系统或persistent进程
PERSISTENT_PROC_ADJ	-800	系统persistent进程，比如telephony
SYSTEM_ADJ	-900	系统进程
NATIVE_ADJ	-1000	native进程（不被系统管理）

这里按照Android对进程的分类，粗略划分一下不同oom_adj对应的场景

image.png

14.png

2.2 进程state级别

定义在ActivityManager.java文件，process_state，从-1到20之间取值。

state级别	取值	解释
PROCESS_STATE_NONEXISTENT	20	进程不存在
PROCESS_STATE_CACHED_EMPTY	19	进程处于cached状态，且为空进程
PROCESS_STATE_CACHED_RECENT	18	与recent中关联的缓存进程
PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY_CLIENT	17	托管存在客户端的Activity的进程
PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY	16	后台托管有Activity的进程
PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY	15	后台进程，但是托管了用户最后运行的Activity
PROCESS_STATE_HOME	14	Home进程
PROCESS_STATE_HEAVY_WEIGHT	13	重量级进程
PROCESS_STATE_TOP_SLEEPING	12	和PROCESS_STATE_TOP一样，但是区别是手机处于sleeping状态
PROCESS_STATE_RECEIVER	11	后台进程，且正在运行receiver
PROCESS_STATE_SERVICE	10	后台进程，且正在运行service
PROCESS_STATE_BACKUP	9	备份进程
PROCESS_STATE_TRANSTENT_BACKGROUND	8	对于用户比较重要的后台进程
PROCESS_STATE_IMPORTANT_BACKGROUND	7	对用户很重要的进程，用户可感知其存在
PROCESS_STATE_IMPORTANT_FOREGROUND	6	对于用户比较重要的前台进程
PROCESS_STATE_BOUND_FOREGROUND_SERVICE	5	通过bind的形式托管前台服务的进程
PROCESS_STATE_FOREGROUND_SERVICE	4	托管前台服务的进程
PROCESS_STATE_BOUND_TOP	3	进程绑定到一个TOP应用。它的排名低于SERVICE_LOCATION
PROCESS_STATE_TOP	2	涵盖了用户可见活动的进程
PROCESS_STATE_PERSISTENT_UI	1	系统persistent进程，正在进行UI相关的操作
PROCESS_STATE_PERSISTENT	0	系统persistent进程
PROCESS_STATE_UNKNOWN	-1	不存在的进程

2.3 lmk策略

Lowmemorykiller根据当前可用内存情况来进行进程释放，总设计了6个级别，即Lowmemorykiller的杀进程的6档，如下：

CACHED_APP_MAX_ADJ
CACHED_APP_MIN_ADJ
BACKUP_APP_ADJ
PERCEPTIBLE_APP_ADJ
VISIBLE_APP_ADJ
FOREGROUND_APP_ADJ

系统内存从很宽裕到不足，Lowmemorykiller也会相应地从CACHED_APP_MAX_ADJ(第1档)开始杀进程，如果内存还不足，那么会杀CACHED_APP_MIN_ADJ(第2档)，不断深入，直到满足内存阈值条件。

三、进程调度adj算法

ADJ算法的核心方法:

updateOomAdjLocked：更新adj，当目标进程为空，或者被杀则返回false；否则返回true;
computeOomAdjLocked：计算adj，返回计算后RawAdj值;
applyOomAdjLocked：应用adj，当需要杀掉目标进程则返回false；否则返回true。

调整adj的3的方法，最为常见的方法便是updateOomAdjLocked，这也是其他各个方法在需要更新adj时会调用的方法。

四、ADJ的更新时机

哪些场景下都会触发updateOomAdjLocked来更新进程adj:

4.1 Activity

ASS.realStartActivityLocked: 启动Activity
AS.resumeTopActivityInnerLocked: 恢复栈顶Activity
AS.finishCurrentActivityLocked: 结束当前Activity
AS.destroyActivityLocked: 摧毁当前Activity

4.2 Service

位于ActiveServices.java

realStartServiceLocked: 启动服务
bindServiceLocked: 绑定服务(只更新当前app)
unbindServiceLocked: 解绑服务 (只更新当前app)
bringDownServiceLocked: 结束服务 (只更新当前app)
sendServiceArgsLocked: 在bringup或则cleanup服务过程调用 (只更新当前app)

4.3 broadcast

BQ.processNextBroadcast: 处理下一个广播
BQ.processCurBroadcastLocked: 处理当前广播
BQ.deliverToRegisteredReceiverLocked: 分发已注册的广播 (只更新当前app)

4.4 ContentProvider

AMS.removeContentProvider: 移除provider
AMS.publishContentProviders: 发布provider (只更新当前app)
AMS.getContentProviderImpl: 获取provider (只更新当前app)

4.5 Process

位于ActivityManagerService.java

setSystemProcess: 创建并设置系统进程
addAppLocked: 创建persistent进程
attachApplicationLocked: 进程创建后attach到system_server的过程;
trimApplications: 清除没有使用app
appDiedLocked: 进程死亡
killAllBackgroundProcesses: 杀死所有后台进程.即(ADJ>9或removed=true的普通进程)
killPackageProcessesLocked: 以包名的形式杀掉相关进程;

五、updateOomAdjLocked

5.1 重要方法

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
      @GuardedBy("this")
      final void updateOomAdjLocked(String oomAdjReason) {
          mOomAdjuster.updateOomAdjLocked(oomAdjReason);
      }

      /*
       * Update OomAdj for a specific process and its reachable processes.
       * @param app The process to update
       * @param oomAdjReason
       */
      @GuardedBy("this")
      final void updateOomAdjLocked(ProcessRecord app, String oomAdjReason) {
          mOomAdjuster.updateOomAdjLocked(app, oomAdjReason);
      }

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/OomAdjuster.java
      

       /**
       * Update OomAdj for all processes in LRU list
       */
      @GuardedBy("mService")
      void updateOomAdjLocked(String oomAdjReason) {
//获取栈顶Activity
          final ProcessRecord topApp = mService.getTopAppLocked();
          updateOomAdjLockedInner(oomAdjReason, topApp , null, null, true, true);
      }

      /**
       * Update OomAdj for all processes within the given list (could be partial), or the whole LRU
       * list if the given list is null; when it's partial update, each process's client proc won't
       * get evaluated recursively here.
       */
      @GuardedBy("mService")
      private void updateOomAdjLockedInner(String oomAdjReason, final ProcessRecord topApp,
              ArrayList<ProcessRecord> processes, ActiveUids uids, boolean potentialCycles,
              boolean startProfiling) {

        private final boolean computeOomAdjLocked(ProcessRecord app, int cachedAdj,
              ProcessRecord topApp, boolean doingAll, long now, boolean cycleReEval,
              boolean computeClients) {

       /** Applies the computed oomadj, procstate and sched group values and freezes them in set* */
      @GuardedBy("mService")
      private final boolean applyOomAdjLocked(ProcessRecord app, boolean doingAll, long now,
              long nowElapsed) {

等重要方法。

updateOomAdjLocked在应用进程的组件运行状态发生改变时被调用，比如有Service启动，有广播接收者收到广播，有Activity启动等，这很好理解，因为进程重要性的计算就依赖于组件运行状态，既然组件运行状态发生了改变，就应该实时更新；
computeOomAdjLocked根据一定规则计算出三个状态值，这个规则跟Android将进程划分的5个优先级有关系，即前台进程、可见进程、服务进程、后台进程、空进程，这里不详细说明；
applyOomAdjLocked将computeOomAdjLocked计算出的三个状态值应用起来，即真正发挥这三个状态值的作用。

Android进程生命周期与ADJ

一、进程生命周期

1.1 Foreground process

1.2 Visible process

1.3 Service process

1.4 Background process

1.5 Empty process

二、Lowmemorykiller

2.1 ADJ级别

2.2 进程state级别

2.3 lmk策略

三、进程调度adj算法

四、ADJ的更新时机

4.1 Activity

4.2 Service

4.3 broadcast

4.4 ContentProvider

4.5 Process

五、updateOomAdjLocked

5.1 重要方法

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2.2 进程state级别

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4.2 Service

4.3 broadcast

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4.5 Process

五、updateOomAdjLocked

5.1 重要方法

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