面试宝典|Android基础（二）

_{本篇主要讲解数据库及IPC相关}

数据存储相关

Q：Android中提供哪些数据持久存储的方法？

• 技术点：数据持久化
• 思路：分条解释每种数据持久存储的特点
• 参考回答：Android平台实现数据存储的常见几种方式：
  • File 文件存储：写入和读取文件的方法和 Java中实现I/O的程序一样。
  • SharedPreferences存储：一种轻型的数据存储方式，常用来存储一些简单的配置信息，本质是基于XML文件存储key-value键值对数据。
  • SQLite数据库存储：一款轻量级的关系型数据库，它的运算速度非常快，占用资源很少，在存储大量复杂的关系型数据的时可以使用。
  • ContentProvider：四大组件之一，用于数据的存储和共享，不仅可以让不同应用程序之间进行数据共享，还可以选择只对哪一部分数据进行共享，可保证程序中的隐私数据不会有泄漏风险。

Q：Java中的I/O流读写怎么做？

• 技术点：数据持久化（文件存储）
• 思路：大致介绍核心类和核心方法
• 参考回答：和 Java中实现I/O的程序是一样的，Context类中提供了openFileInput()和openFileOutput()方法来打开数据文件里的文件IO流

Q：SharePreferences适用情形？使用中需要注意什么？

• 技术点：数据持久化（SharePreferences存储）
• 参考回答：SharePreferences是一种轻型的数据存储方式，适用于存储一些简单的配置信息，如int、string、boolean、float和long。由于系统对SharedPreferences的读/写有一定的缓存策略，即在内存中有一份该文件的缓存，因此在多进程模式下，其读/写会变得不可靠，甚至丢失数据。
• 引申：谈谈Android中多进程通信（Binder）

Q：了解SQLite中的事务处理吗？是如何做的？

• 技术点：数据持久化（SQLite）
• 参考回答：SQLite在做CRDU操作时都默认开启了事务，然后把SQL语句翻译成对应的SQLiteStatement并调用其相应的CRUD方法，此时整个操作还是在rollback journal这个临时文件上进行，只有操作顺利完成才会更新.db数据库，否则会被回滚。
• 引申：谈谈如何模仿SQLite中事务的思想更高效进行批量操作

Q：使用SQLite做批量操作有什么好的方法吗？

• 技术点：数据持久化（SQLite）
• 思路：模仿SQLite的事务处理
• 参考回答：使用SQLiteDatabase的beginTransaction()方法开启一个事务，将批量操作SQL语句转化成SQLiteStatement并进行批量操作，结束后endTransaction()

Q：如果现在要删除SQLite中表的一个字段如何做？

• 技术点：数据持久化（SQLite）
• 参考回答：SQLite数据库只允许增加表字段而不允许修改和删除表字段，只能采取复制表思想，即创建一个新表保留原表想要的字段、再将原表删除

Q：使用SQLite时会有哪些优化操作?

• 技术点：数据持久化（SQLite）
• 思路：列举可优化点
• 参考回答：
  • 使用事务做批量操作：具体操作见上
  • 及时关闭Cursor，避免内存泄漏
  • 耗时操作异步化：数据库的操作属于本地IO，通常比较耗时，建议将这些耗时操作放入异步线程中处理
  • ContentValues的容量调整：ContentValues内部采用HashMap来存储Key-Value数据，ContentValues初始容量为8，扩容时翻倍。因此建议对ContentValues填入的内容进行估量，设置合理的初始化容量，减少不必要的内部扩容操作
  • 使用索引加快检索速度：对于查询操作量级较大、业务对要求查询要求较高的推荐使用索引

IPC相关

Q：Android中进程和线程的关系？

• 技术点：进程、线程
• 参考回答：
  • 形象理解：如果把安卓系统比喻成一片土壤，可以把App看做扎根在这片土壤上的工厂，每个APP一般对应一个进程，那么线程就像是工厂的生产线。其中，主线程好比是主生产线，只有一条，子线程就像是副生产线，可以有很多条。
  • 关系：一个APP一般对应一个进程和有限个线程
    • 一般对应一个进程，当然，可以在AndroidMenifest中给四大组件指定属性android:process开启多进程模式
    • 有限个线程：线程是一种受限的系统资源，不可无限制的产生且线程的创建和销毁都有一定的开销。

Q：为何需要进行IPC？多进程通信可能会出现什么问题？

• 技术点：多进程通信
• 思路：讨论多进程通信会出现的问题得出IPC的必要性
• 参考回答：
• (1)多进程造成的影响可总结为以下四方面：
  • 静态变量和单例模式失效：由独立的虚拟机造成
  • 线程同步机制失效：由独立的虚拟机造成
  • SharedPreference的不可靠下降：不支持两个进程同时进行读写操作，即不支持并发读写，有一定几率导致数据丢失
  • Application多次创建： Android系统会为新的进程分配独立虚拟机，相当于系统又把这个应用重新启动了一次。
• (2)需要进程间通信的必要性：所有运行在不同进程的四大组件，只要它们之间需要通过内存在共享数据，都会共享失败。这是由于Android为每个应用分配了独立的虚拟机，不同的虚拟机在内存分配上有不同的地址空间，这会导致在不同的虚拟机中访问同一个类的对象会产生多份副本。
• 引申： 谈谈IPC的使用场景

Q：什么是序列化？Serializable接口和Parcelable接口的区别？为何推荐使用后者？

• 技术点：序列化
• 参考回答：序列化表示将一个对象转换成可存储或可传输的状态。序列化后的对象可以在网络上进行传输，也可以存储到本地。
  • 应用场景：需要通过Intent和Binder等传输类对象就必须完成对象的序列化过程。

  • 两种方式：实现Serializable/Parcelable接口。不同点如图：

    
    Serializable与Parcelable图解

Q：Android中为何新增Binder来作为主要的IPC方式？

• 技术点：Binder机制
• 思路：回答Binder优点
• 参考回答：Binder机制有什么几条优点：

  • 传输效率高、可操作性强：传输效率主要影响因素是内存拷贝的次数，拷贝次数越少，传输速率越高。从Android进程架构角度分析：对于消息队列、Socket和管道来说，数据先从发送方的缓存区拷贝到内核开辟的缓存区中，再从内核缓存区拷贝到接收方的缓存区，一共两次拷贝，如图：

    
    
    

    而对于Binder来说，数据从发送方的缓存区拷贝到内核的缓存区，而接收方的缓存区与内核的缓存区是映射到同一块物理地址的，节省了一次数据拷贝的过程，如图：

    
    
    由于共享内存操作复杂，综合来看，Binder的传输效率是最好的。
  • 实现C/S架构方便：Linux的众IPC方式除了Socket以外都不是基于C/S架构，而Socket主要用于网络间的通信且传输效率较低。Binder基于C/S架构 ，Server端与Client端相对独立，稳定性较好。
  • 安全性高：传统Linux IPC的接收方无法获得对方进程可靠的UID/PID，从而无法鉴别对方身份；而Binder机制为每个进程分配了UID/PID且在Binder通信时会根据UID/PID进行有效性检测。

Q：使用Binder进行数据传输的具体过程？

• 技术点：Binder机制
• 思路：通过AIDL实现方式解释Binder数据传输的具体过程

• 参考回答：服务端中的Service给与其绑定的客户端提供Binder对象，客户端通过AIDL接口中的asInterface()将这个Binder对象转换为代理Proxy，并通过它发起RPC请求。客户端发起请求时会挂起当前线程，并将参数写入data然后调用transact()，RPC请求会通过系统底层封装后由服务端的onTransact()处理，并将结果写入reply，最后返回调用结果并唤醒客户端线程。

  
  

Q：Binder框架中ServiceManager的作用？

• 技术点：Binder机制
• 思路：从Binder框架出发讨论每个元素的作用

• 参考回答：在Binder框架定义了四个角色：Server，Client，ServiceManager和Binder驱动。其中Server、Client、ServiceManager运行于用户空间，Binder驱动运行于内核空间。关系如图：

  
  
  • Server&Client：服务器&客户端。在Binder驱动和Service Manager提供的基础设施上，进行Client-Server之间的通信。

  • ServiceManager服务的管理者，将Binder名字转换为Client中对该Binder的引用，使得Client可以通过Binder名字获得Server中Binder实体的引用。流程如图：

    
    

• Binder驱动：
  • 与硬件设备没有关系，其工作方式与设备驱动程序是一样的，工作于内核态。
  • 提供open()、mmap()、poll()、ioctl() 等标准文件操作。
  • 以字符驱动设备中的misc设备注册在设备目录/dev下，用户通过/dev/binder访问该它。
  • 负责进程之间binder通信的建立，传递，计数管理以及数据的传递交互等底层支持。
  • 驱动和应用程序之间定义了一套接口协议，主要功能由ioctl() 接口实现，由于ioctl()灵活、方便且能够一次调用实现先写后读以满足同步交互，因此不必分别调用write()和read()接口。
  • 其代码位于linux目录的drivers/misc/binder.c中。

Q：Android中有哪些基于Binder的IPC方式？简单对比下？

• 技术点：IPC方式
• 思路：分析每种IPC方式的优缺点和使用场景的差异

• 参考回答：

  
  image.png

Q：是否了解AIDL？原理是什么？如何优化多模块都使用AIDL的情况？

• 技术点：AIDL
• 思路：
• 参考回答：
  • AIDL(Android Interface Definition Language，Android接口定义语言)：如果在一个进程中要调用另一个进程中对象的方法，可使用AIDL生成可序列化的参数，AIDL会生成一个服务端对象的代理类，通过它客户端实现间接调用服务端对象的方法。
  • AIDL的本质是系统提供了一套可快速实现Binder的工具。关键类和方法：
    • AIDL接口：继承Interface。
    • Stub类：Binder的实现类，服务端通过这个类来提供服务。
    • Proxy类：服务器的本地代理，客户端通过这个类调用服务器的方法。
    • asInterface()：客户端调用，将服务端的返回的Binder对象，转换成客户端所需要的AIDL接口类型对象。返回对象：
      • 若客户端和服务端位于同一进程，则直接返回Stub对象本身；
      • 否则，返回的是系统封装后的Stub.proxy对象。
    • asBinder()：根据当前调用情况返回代理Proxy的Binder对象。
    • onTransact()：运行服务端的Binder线程池中，当客户端发起跨进程请求时，远程请求会通过系统底层封装后交由此方法来处理。
    • transact()：运行在客户端，当客户端发起远程请求的同时将当前线程挂起。之后调用服务端的onTransact()直到远程请求返回，当前线程才继续执行。
  • 当有多个业务模块都需要AIDL来进行IPC，此时需要为每个模块创建特定的aidl文件，那么相应的Service就会很多。必然会出现系统资源耗费严重、应用过度重量级的问题。解决办法是建立Binder连接池，即将每个业务模块的Binder请求统一转发到一个远程Service中去执行，从而避免重复创建Service。

  • 工作原理：每个业务模块创建自己的AIDL接口并实现此接口，然后向服务端提供自己的唯一标识和其对应的Binder对象。服务端只需要一个Service，服务器提供一个queryBinder接口，它会根据业务模块的特征来返回相应的Binder对像，不同的业务模块拿到所需的Binder对象后就可进行远程方法的调用了。流程如图：