Android进程模型基础

基础回顾

维度	进程	线程
定义	操作系统资源分配的基本单位	CPU调度的基本单位
内存空间	独立内存空间，相互隔离	共享进程的内存空间
通信方式	IPC（Binder、Socket、共享文件等）	共享内存、Handler等
创建开销	大（需分配独立内存空间）	小（共享进程资源）
Android 体现	每个应用默认一个进程，可配置多进程	主线程（UI线程）+ 工作线程

Android进程

Android基于Linux内核，但有自己的进程管理策略

xml 复制代码

// 在AndroidManifest.xml中声明进程
<application
    android:process=":remote">  <!-- 冒号表示私有进程 -->
    
    <!-- 默认情况下，所有组件运行在application指定的进程中 -->
    <activity android:name=".MainActivity" />
    
    <!-- 可以为特定组件指定不同进程 -->
    <service
        android:name=".RemoteService"
        android:process=":background" />
        
    <activity
        android:name=".WebViewActivity"
        android:process=":webview" />
</application>

默认情况下，一个Android应用运行在一个进程中。这个进程的名称通常就是应用的包名。

虽然默认是单进程，但在以下场景中需要考虑多进程：

规避内存限制

xml 复制代码

<!-- 在AndroidManifest中为组件指定独立进程 -->
<application>
    <!-- 主进程，负责UI -->
    <activity android:name=".MainActivity" />
    
    <!-- 独立进程，处理内存密集型任务 -->
    <service
        android:name=".ImageProcessingService"
        android:process=":image_process" />
</application>

每个进程有独立的内存空间。Android为每个进程设置内存上限（比如256MB）。如果应用需要处理大图、视频等，可以放到独立进程，避免主进程OOM。

独立运行的组件

kotlin 复制代码

// 音乐播放器应用：播放服务运行在独立进程
// 这样即使主进程崩溃，音乐还能继续播放
class MusicService : Service() {
    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        Log.d("MusicService", "运行在独立进程，进程名: ${getProcessName()}")
    }
}

使用场景例如：播放器，音乐播放不受UI进程影响；下载器，下载任务独立运行；推送服务，保持长连接，与UI逻辑分离。

隔离不稳定模块

xml 复制代码

<!-- WebView独立进程，避免崩溃影响主应用 -->
<activity
    android:name=".WebViewActivity"
    android:process=":webview" />

WebView、第三方SDK等可能不稳定的模块，放在独立进程可以避免崩溃影响主应用。

提升性能（谨慎使用）

xml 复制代码

<!-- 将频繁GC的后台任务放到独立进程 -->
<service
    android:name=".DataSyncService"
    android:process=":sync" />

如果某个组件频繁创建/销毁对象导致GC，会影响UI流畅度。独立进程后，GC只影响该进程。

多进程优缺点

优点	说明	示例
内存隔离	每个进程独立内存空间，可突破单进程内存限制	图片编辑应用：UI进程 + 图片处理进程
稳定性提升	一个进程崩溃不影响其他进程	WebView崩溃不会导致整个应用退出
安全隔离	敏感操作可在独立进程进行	支付模块运行在独立进程
性能优化	可利用多核CPU并行计算	视频转码应用使用多进程并行处理

缺点	说明	解决方案
通信复杂	进程间不能直接共享内存，需要IPC	使用Binder、Messenger、AIDL等
开销增大	每个进程都有独立的内存、类加载等开销	谨慎创建，避免过多进程
数据同步难	共享数据需要额外机制	使用ContentProvider、文件、SharedPreferences（MODE_MULTI_PROCESS已废弃）
调试困难	多进程调试复杂，需附加到不同进程	使用Android Studio的多进程调试功能

Android进程的创建过程

Zygote：所有应用的"母体"

当系统需要启动一个新的应用时，如果为每个应用都从头初始化整个运行环境（包括加载系统资源、类库等），会非常耗时。Zygote进程就是为了解决这个问题而设计的。

Zygote进程在系统启动时被创建，它已经完成了：

初始化虚拟机（DVM/ART）
加载系统资源
预加载Android框架的类和资源

当需要启动新应用时，Zygote会fork出一个子进程。这个子进程会继承Zygote进程已经加载的系统资源和类，这样新进程就无需重新加载这些，从而大大加快了启动速度。

fork是Unix/Linux系统中创建新进程的系统调用。传统上，fork会复制父进程的整个地址空间给子进程。但是，如果父进程很大，那么复制整个地址空间将会非常耗时，而且子进程可能很快就会通过exec系统调用加载一个新的程序，这样刚才复制的地址空间就被完全替换了，导致复制操作白费了。

为了解决这个问题，现代操作系统（包括Linux）实现了写时复制（Copy-on-Write，简称COW）技术。其核心思想是：当父进程调用fork创建子进程时，内核并不复制整个进程的地址空间，而是让子进程和父进程共享相同的物理内存页。但是，这些内存页会被标记为写时复制。也就是说，当父进程或子进程试图修改某个内存页时，内核才会复制这个页，然后让修改方拥有这个页的私有副本。

这样，fork操作就变得非常轻量，因为只需要复制父进程的页表（一种数据结构，用于将虚拟地址映射到物理地址），而不需要复制实际的物理内存页。子进程几乎可以立即开始运行。

进程优先级：Android如何管理进程生死

Android根据进程的重要性动态调整优先级：

java 复制代码

// ProcessList.java中定义的进程优先级
// 数字越小优先级越高
static final int FOREGROUND_APP_ADJ = 0;      // 前台应用
static final int VISIBLE_APP_ADJ = 100;       // 可见应用
static final int PERCEPTIBLE_APP_ADJ = 200;   // 可感知应用（如播放音乐）
static final int BACKUP_APP_ADJ = 300;        // 备份进程
static final int CACHED_APP_MIN_ADJ = 350;    // 缓存应用（最低）
static final int CACHED_APP_MAX_ADJ = 400;

复制代码

应用启动 → 前台进程（最高优先级）
用户按Home键 → 可见进程（次高优先级）
转到其他应用 → 服务进程（如果有Service）
长时间在后台 → 缓存进程（可能被回收）

Android的进程回收机制主要通过 Low Memory Killer (LMK) 和 OOM Adj评分系统来实现智能管理。

java 复制代码

// 简化版LMK内核代码逻辑（kernel/drivers/staging/android/lowmemorykiller.c）
static int lowmemory_killer(void *arg) {
    while (!kthread_should_stop()) {
        // 1. 检查当前内存压力
        int other_free = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
        int other_file = global_page_state(NR_FILE_PAGES);
        
        // 2. 遍历进程，计算"badness"分数
        for_each_process(p) {
            // 跳过不可杀进程（init、kthread等）
            if (p->flags & PF_KTHREAD)
                continue;
            
            // 获取进程的oom_score_adj（用户空间设置）
            int oom_score_adj = p->signal->oom_score_adj;
            if (oom_score_adj == OOM_SCORE_ADJ_MAX)
                continue;
            
            // 3. 计算综合分数
            points = oom_badness(p, NULL, nodemask, totalpages);
            
            // 4. 找到最"坏"的进程
            if (points > selected_points) {
                selected = p;
                selected_points = points;
            }
        }
        
        // 5. 如果内存紧张，杀掉选中的进程
        if (selected) {
            send_sig(SIGKILL, selected, 0);
        }
        
        // 6. 休眠，等待下一次检查
        schedule_timeout_interruptible(poll_interval);
    }
    return 0;
}