Ahab's Studio.

Android 知识简记

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2019/06/01 Share
  • 1.网络&算法&数据结构
  • 2.Java 基础&容器&同步&设计模式
  • 3.Java 虚拟机&内存结构&GC&类加载&四种引用&动态代理
  • 4.Android 基础&性能优化&Framwork
  • 5.Android 模块化&热修复&热更新&打包&混淆&压缩&AOP
  • 6.JNI&音视频&FFmpeg&播放器
  • 7.AndroidStudio&Lint&gradle&maven&CI&CD

1.网络&算法&数据结构

网络协议模型

  • 应用层:负责处理特定的应用程序细节,如 HTTP、FTP、DNS
  • 运输层:为两台主机提供端到端的基础通信,如 TCP、UDP
  • 网络层:控制分组传输、路由选择等,如 IP
  • 链路层:操作系统设备驱动程序、网卡相关接口

TCP 和 UDP 区别

  • TCP 连接;可靠;有序;面向字节流;速度慢;较重量;全双工;适用于文件传输、浏览器等
    全双工:A 给 B 发消息的同时,B 也能给 A 发
    半双工:A 给 B 发消息的同时,B 不能给 A 发
  • UDP 无连接;不可靠;无序;面向报文;速度快;轻量;适用于即时通讯、视频通话等

TCP 三次握手

  1. A:你能听到吗?
  2. B:我能听到,你能听到吗?
  3. A:我能听到,开始吧
  • A 和 B 两方都要能确保:我说的话,你能听到;你说的话,我能听到。所以需要三次握手

TCP 四次挥手

  1. A:我说完了
  2. B:我知道了,等一下,我可能还没说完
  3. B:我也说完了
  4. A:我知道了,结束吧
  • B 收到 A 结束的消息后 B 可能还没说完,没法立即回复结束标示,只能等说完后再告诉 A :我说完了

POST 和 GET 区别

  • Get 参数放在 url 中;Post 参数放在 request Body 中
  • Get 可能不安全,因为参数放在 url 中

HTTP 请求过程

  1. DNS 域名解析
  2. TCP 三次握手建立连接
  3. 发起 HTTP 请求

HTTPS

  • HTTP 是超文本传输协议,明文传输;HTTPS 使用 SSL 协议对 HTTP 传输数据进行了加密
  • HTTP 默认 80 端口;HTTPS 默认 443 端口
  • 优点:安全
  • 缺点:费时、SSL 证书收费,加密能力还是有限的,但是比 HTTP 强多了
  • 加密过程:

平衡二叉树、二叉查找树、红黑树

2.Java 基础&容器&同步&设计模式

StringBuilder、StringBuffer、+、String.concat 链接字符串:

  • StringBuffer 线程安全,StringBuilder 线程不安全
  • +实际上是用 StringBuilder 来实现的,所以非循环体可以直接用 +,循环体不行,因为会频繁创建 StringBuilder
  • String.concat 实质是 new String ,效率也低,耗时排序:StringBuilder < StringBuffer < concat < +

Java 泛型擦除

  • 修饰成员变量等类结构相关的泛型不会被擦除
  • 容器类泛型会被擦除

Exception 和 Error

  • Exception 和 Error 都继承自 Throwable
  • Error 大部分是指不可恢复的错误状态,比如 OOM,所以也不需要捕获
  • Exception 分为 CheckedException 和 UnCheckedException
    • CheckedException:必须显式捕获,受编译器检查,比如 io 操作
    • UnCheckedException:不用显示捕获,比如空指针、数组越界等

IO 、 NIO、 OKIO

  • IO 是面向流的,一次一个字节的处理,NIO 是面向缓冲区的,一次产生或消费一个数据块
  • IO 是阻塞的,NIO 是非阻塞的
  • NIO 支持内存映射方式
  • okio 相比 io 和 nio,api 更简单易用
  • okio 支持超时机制
  • okio 引入 ByteString 空间换时间提高性能
  • okio 采用 segment 机制进行内存共享,节省 copy 时间消耗

ArrayList、LinkedList

  • ArrayList

    • 基于数组实现,查找快:o(1),增删慢:o(n)
    • 初始容量为10,扩容通过 System.arrayCopy 方法
  • LinkedList

    • 基于双向链表实现,查找慢:o(n),增删快:o(1)
    • 封装了队列和栈的调用

HashMap 、HashTable、HashSet

  • HashMap(允许 key/value 为 null)

    • 基于数组和单向链表实现,数组是 HashMap 的主体;链表是为解决哈希冲突而存在的,存放的是key和value结合的实体
    • 数组索引通过 key.hashCode(还会二次 hash) 得到,在链表上通过 key.equals 索引
    • 哈希冲突落在同一个桶中时,直接放在链表头部(java1.8后放到尾部)
    • JAVA 8 中链表数量大于 8 时会转为红黑树存储,查找时间由 O(n) 变为 O(logn)
    • 数组长度总是2的n次方:这样就能通过位运算实现取余,从而让 index 能落在数组长度范围内
    • 加载因子(默认0.75)表示添加到多少填充比时进行扩容,填充比大:链表较长,查找慢;填充比小:链表短,查找快
    • 扩容时直接创建原数组两倍的长度,然后将原有对象再进行hash找到新的index,重新放
  • HashTable(不允许 key/value 为 null)

    • 数据结构和 HashMap 一样
    • 线程安全
  • HashSet

    • 基于 HashMap 实现,元素就是 HashMap 的 key,Value 传入了一个固定值

ArrayMap、SparseArray

  • ArrayMap

    • 基于两个数组实现,一个存放 hash;一个存放键值对
    • 存放 hash 的数组是有序的,查找时使用二分法查找
    • 发生哈希冲突时键值对数组里连续存放,查找时也是通过 key.equals索引,找不到时先向后再向前遍历相同hash值的键值对数组
    • 扩容时不像 HashMap 直接 double,内存利用率高;也不需要重建哈希表,只需要调用 system.arraycopy 数组拷贝,性能较高
    • 不适合存大量数据(1000以下),因为数据量大的时候二分查找相比红黑树会慢很多
  • SparseArray

    • 基于 ArrayMap,key 只能是特定类型

Concurrent 集合

  • ConcurrentHashMap
    • 数据结构跟 HashMap 一样,还是数组加链表
    • 采用 segment 分段锁技术,不像 HashTable 无脑直接同步 put 和 get 操作
    • get 操作没有加锁,因为 value 用 volatile 修饰来保证可见行,性能很高
    • java1.8 后去除分段锁,采用 CAS 乐观锁加 synchronized 来实现

WeakHashMap 原理

LRUCache 原理

  • 基于访问顺序排序的 LinkedHashMap 实现,最近访问的会排在最后

Volatile 关键字

  • 只能用来修饰变量,适用修饰可能被多线程同时访问的变量
  • 相当于轻量级的 synchronized,volatitle 能保证有序性(禁用指令重排序)、可见性
  • 变量位于主内存中,每个线程还有自己的工作内存,变量在自己线程的工作内存中有份拷贝,线程直接操作的是这个拷贝
  • 被 volatile 修饰的变量改变后会立即同步到主内存,保持变量的可见性

    双重检查单例,为什么要加 violate?
    volatile想要解决的问题是,在另一个线程中想要使用instance,发现instance!=null,但是实际上instance还未初始化完毕这个问题。将instance =newInstance();拆分为3句话是。1.分配内存2.初始化3.将instance指向分配的内存空间,volatile可以禁止指令重排序,确保先执行2,后执行3

wait 和 sleep

  • sleep 是 Thread 的静态方法,可以在任何地方调用
  • wait 是 Object 的成员方法,只能在 synchronized 代码块中调用,否则会报 IllegalMonitorStateException 非法监控状态异常
  • sleep 不会释放共享资源锁,wait 会释放共享资源锁

wait、notify、notifyAll

  • 锁池:某个对象的锁已被线程A拥有,其他线程要执行该对象的 synchronized 方法获取锁时就会进入该对象的锁池,锁池中的线程回去竞争该对象的锁
  • 等待池:某个线程调用了某个对象的 wait 方法,该线程就会释放该对象的锁,进入该对象的等待池,等待池中的线程不会去竞争该对象的锁
  • 调用 notify 会随机唤醒等待池中的一个线程,唤醒后会进入到锁池
  • 调用 notifyAll 会唤醒等待池中的所有线程,唤醒后会都进入到锁池

lock 和 synchronized

  • synchronized 是 Java 关键字,内置特性;Lock 是一个接口
  • synchronized 会自动释放锁;lock 需要手动释放,所以需要写到 try catch 块中并在 finally 中释放锁
  • synchronized 无法中断等待锁;lock 可以中断
  • Lock 可以提高多个线程进行读/写操作的效率
  • 竞争资源激烈时,lock 的性能会明显的优于 synchronized

可重入锁

  • 定义:已经获取到锁后,再次调用同步代码块/尝试获取锁时不必重新去申请锁,可以直接执行相关代码
  • ReentrantLock 和 synchronized 都是可重入锁

公平锁

  • 定义:等待时间最久的线程会优先获得锁
  • 非公平锁无法保证哪个线程获取到锁,synchronized 就是非公平锁
  • ReentrantLock 默认时非公平锁,可以设置为公平锁

乐观锁和悲观锁

  • 悲观锁:线程一旦得到锁,其他线程就挂起等待,适用于写入操作频繁的场景;synchronized 就是悲观锁
    乐观锁:假设没有冲突,不加锁,更新数据时判断该数据是否过期,过期的话则不进行数据更新,适用于读取操作频繁的场景
  • 乐观锁 CAS:Compare And Swap,更新数据时先比较原值是否相等,不相等则表示数据过去,不进行数据更新
  • 乐观锁实现:AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean

死锁 4 个必要条件

  • 互斥
  • 占有且等待
  • 不可抢占
  • 循环等待

Synchronized 原理

  • 每个对象都有一个监视器锁:monitor,同步代码块会执行 monitorenter 开始,motnitorexit 结束
  • Wait/notify 就依赖 monitor 监视器,所以在非同步代码块中执行会报 IllegalMonitorStateException 异常

六大原则(DJ单开一里)

  • 开闭原则:对拓展开放,对修改关闭
  • 单一指责原则:一个类指责单一
  • 里氏替换原则:引用基类的地方都能替换成子类对象
  • 依赖倒置原则:高层次模块不依赖低层次模块的具体实现,抽象不应该依赖细节
  • 接口隔离原则:类之间的依赖关系应该建立在最小的接口上
  • 迪米特原则:一个对象对其他对象应该有尽量少的了解

Java 23 种设计模式(按目的分类为:5+7+11)

1995 年 GoF(四人组)出了一本设计模式的书,收录了 23 种设计模式,树立设计模式里程碑,也叫:GoF 设计模式

  • 创建型(5):描述怎么创建对象
    • 1.单例模式
    • 2.原型模式:对象的拷贝
    • 3.建造者模式
    • 4.工厂模式:建立一个工厂方法来制造新的对象
    • 5.抽象工厂模式:
  • 结构型(7):描述如何将类或对象按某种规则组成更大的结构(键盘记忆:qw sd zzx)
    • 1.桥接模式:对于两个或以上纬度独立变化的场景,将抽象与具体实现分离,实例:用不同颜色画不同形状
    • 2.外观模式:对外有一个统一接口,外部不用关心内部子系统的具体实现,这是”迪米特原则”的典型应用
    • 3.适配器模式:改变类的接口,使原本由于接口不匹配而无法一起工作的两个类能够在一工作,实例:RecycleView 的 Adapter 不管什么类型的 View 都返回 ViewHolder
    • 4.代理模式:由代理对象控制对原对象的引用,包括静态代理和动态代理
    • 5.组合模式:将对象组成树形结构,用于对单个对象和组合对象的使用具有一致性,实例:ViewGroup
    • 6.装饰模式:对对象包装一层,动态的增加一些额外功能,实例:ContextWrapper 包装 Context
    • 7.享元模式:复用对象,实例:java 的常量池(比如 String),线程池,Message.obtain 等
  • 行为型(11):描述类或对象之间怎么相互协作,怎样分配指责(记忆:3者 3短 4长 1模版方法)
    • 1.观察者模式:一对多依赖关系,多个观察者可以同时监听某一个对象,实例:jetpack 的 lifeCycle 添加生命周期观察者
    • 2.中介者模式:定义一个中介对象封装一系列对象的交互,解耦这些对象,实例:MVP 的 P
    • 3.访问者模式:将作用于某数据结构中各元素的操作分离出来封装成独立的类,对这些元素添加新的操作,但不改变原数据结构,实例:asm 中的 classVisitor 中再分别对类注解、变量、方法等进行处理
    • 4.状态模式:行为由状态决定,不同状态下由不同行为,与策略模式类似,实例:不同状态下有同一种操作的不同行为的子类实现
    • 5.命令模式:将一个请求封装为一个对象发出,交给别的对象去处理请求,实例:Handler 发送定义好的消息事件
    • 6.策略模式:将一系列的算法封装起来,方便替换,实例:动画的时间插值器
    • 7.责任链模式:让多个对象都有机会处理一个事件,实例:View 事件传递机制
    • 8.备忘录模式:保存对象之前的状态,方便后面恢复
    • 9.迭代器模式:提供一种方法遍历容器中的元素,而不需要暴露该对象的内部表示,实例:集合的迭代器
    • 10.解释器模式:多次出现的问题有一定规律,就可以归纳成一种简单的语言来解释,实例:AndroidManifest 文件、GLES 着色器语言
    • 11.模版方法模式:定义一套固定步骤,方便直接执行,实例:AsyncTask

3.Java 虚拟机&内存结构&GC&类加载&四种引用&动态代理

JVM

  • 定义:可以理解成一个虚构的计算机,解释自己的字节码指令集映射到本地 CPU 或 OS 的指令集,上层只需关注 Class 文件,与操作系统无关,实现跨平台
  • Kotlin 就是能解释成 Class 文件,所以可以跑在 JVM 上

JVM 内存模型

  • Java 多线程之间是通过共享内存来通信的,每个线程都有自己的本地内存
  • 共享变量存放于主内存中,线程会拷贝一份共享变量到本地内存
  • volatile 关键字就是给内存模型服务的,用来保证内存可见性和顺序性

JVM 内存结构

  • 线程私有:
    • 1.程序计数器:记录正在执行的字节码指令地址,若正在执行 Native 方法则为空
    • 2.虚拟机栈:执行方法时把方法所需数据存为一个栈帧入栈,执行完后出栈
    • 3.本地方法栈:同虚拟机栈,但是针对的是 Native 方法
  • 线程共享:
    • 1.堆:存储 Java 实例,GC 主要区域,分代收集 GC 方法会吧堆划分为新生代、老年代
    • 2.方法区:存储类信息,常量池,静态变量等数据

GC

  • 回收区域:只针对堆、方法区;线程私有区域数据会随线程结束销毁,不用回收
  • 回收类型:
    • 1.堆中的对象
      • 分代收集 GC 方法会吧堆划分为新生代、老年代
      • 新生代:新建小对象会进入新生代;通过复制算法回收对象
      • 老年代:新建大对象及老对象会进入老年代;通过标记-清除算法回收对象
    • 2.方法区中的类信息、常量池
  • 判断一个对象是否可被回收:
    • 1.引用计数法
      • 缺点:循环引用
    • 2.可达性分析法
      • 定义:从 GC ROOT 开始搜索,不可达的对象都是可以被回收的
      • GC ROOT :
        • 1.虚拟机栈/本地方法栈中引用的对象
        • 2.方法区中常量/静态变量引用的对象

Minor GC/Major GC/Full GC

  • Minor GC(Young GC):即新生代(分为一个 Eden 区和两个 Survivor 区)的垃圾回收
    • Eden 区无用对象被回收,存活对象会移到 Survivor 区
    • Survivor 区的存活对象会被复制到另一个 Survivor 区,复制次数也记做年龄,年龄足够大时(15)会移到老年代
    • 如果 Survivor 区已满,则存活对象会被提前移动到老年代(过早提升),如果老年代也无法容纳,则会触发 Full GC(提升失败)
    • 老年代的对象可能引用新生代对象,所以这个引用会被作为 GC Roots
  • Major GC:通常是跟 Full GC 等价的,回收整个堆
  • Full GC:回收整个堆,包括新生代和老年代
    • 当要在老年代分配空间但无法容纳时触发
    • 当主动调用 System.gc 时触发

四种引用

  • 强引用:不会被回收
  • 软引用:内存不足时会被回收
  • 弱引用:gc 时会被回收
  • 虚引用:无法通过虚引用得到对象,可以监听对象的回收

ClassLoader

  • 类的生命周期:
    1.加载;2.验证;3.准备;4.解析;5.初始化;6.使用;7.卸载
  • 类加载过程:
    1.加载:获取类的二进制字节流;生成方法区的运行时存储结构;在内存中生成 Class 对象
    2.验证:确保该 Class 字节流符合虚拟机要求
    3.准备:初始化静态变量
    4.解析:将常量池的符号引用替换为直接引用
    5.初始化:执行静态块代码、类变量赋值
  • 类加载时机:
    1.实例化对象
    2.调用类的静态方法
    3.调用类的静态变量(放入常量池的常量除外)
  • 类加载器:负责加载 class 文件
    1.引导类加载器 - 没有父类加载器
    2.拓展类加载器 - 继承自引导类加载器
    3.系统类加载器 - 继承自拓展类加载器
  • 双亲委托模型:
    • 当要加载一个 class 时,会先逐层向上让父加载器先加载,加载失败才会自己加载
    • 为什么叫双亲?不考虑自定义加载器,系统类加载器需要网上询问两层,所以叫双亲
    • 判断是否是同一个类时,除了类信息,还必须时同一个类加载器
    • 优点:
      • 防止重复加载,父加载器加载过了就没必要加载了
      • 安全,防止篡改核心库类

动态代理原理及实现

  • InvocationHandler 接口,动态代理类需要实现这个接口
  • Proxy.newProxyInstance,用于动态创建代理对象
  • Retrofit 应用: Retrofit 通过动态代理,为我们定义的请求接口都生成一个动态代理对象,实现请求

4.Android 基础&性能优化&Framwork

Android 解析 XML

  • SAX:流式解析
  • DOM:先把 XML 全部读取到内存,再访问树形结构,很消耗内存
  • PULL:流式解析,Android 内置的默认解析方式

Activity 生命周期

  • A 打开 B 界面,会先执行 A 的 onPause,再执行 B 的 onCreate、onStart、onResume,再执行 A 的 onStop
  • B 界面的打开依赖 A 界面 onPause 方法执行完,所以不要在 onPause 中做耗时操作

Activity 启动模式

  • standard 标准模式
  • singleTop 栈顶复用模式,
    • 推送点击消息界面
  • singleTask 栈内复用模式,
    • 首页
  • singleInstance 单例模式,单独位于一个任务栈中
    • 拨打电话界面
  • 细节:
    • taskAffinity:任务相关性,用于指定任务栈名称,默认为应用包名
    • allowTaskReparenting:允许转移任务栈

MeasureSpec 测量规则

  • EXACTLY:父 View 指定了子 View 确切的大小
  • AT_MOST:父 View 指定一个大小,子 View 不能超过这个值
  • UNSPECIFIEND: 父 View 不对子 View 有任何限制

View 工作原理

  • DecorView (FrameLayout)
    • LinearLayout
      • titlebar
        • Content
        • 调用 setContentView 设置的 View
  • ViewRoot 的 performTraversals 方法调用触发开始 View 的绘制,然后会依次调用:
    • performMeasure:遍历 View 的 measure 测量尺寸
    • performLayout:遍历 View 的 layout 确定位置
    • performDraw:遍历 View 的 draw 绘制

事件分发机制

  • 一个 MotionEvent 产生后,按 Activity -> Window -> decorView -> View 顺序传递,View 传递过程就是事件分发,主要依赖三个方法:
  • dispatchTouchEvent:用于分发事件,只要接受到点击事件就会被调用,返回结果表示是否消耗了当前事件
  • onInterceptTouchEvent:用于判断是否拦截事件,当 ViewGroup 确定要拦截事件后,该事件序列都不会再触发调用此 ViewGroup 的 onIntercept
  • onTouchEvent:用于处理事件,返回结果表示是否处理了当前事件,未处理则传递给父容器处理
  • 细节:
    • 一个事件序列只能被一个 View 拦截且消耗
    • View 没有 onIntercept 方法,直接调用 onTouchEvent 处理
    • OnTouchListener 优先级比 OnTouchEvent 高,onClickListener 优先级最低
    • requestDisallowInterceptTouchEvent 可以屏蔽父容器 onIntercet 方法的调用

Window 、 WindowManager、WMS、SurfaceFlinger

  • WIndow:抽象概念不是实际存在的,而是以 View 的形式存在,通过 PhoneWindow 实现
  • WindowManager:外界访问 Window 的入口,内部与 WMS 交互是个 IPC 过程
  • WMS:管理窗口 Surface 的布局和次序,作为系统级服务单独运行在一个进程
  • SurfaceFlinger:将 WMS 维护的窗口按一定次序混合后显示到屏幕上

View 动画、帧动画及属性动画

  • View 动画:
    • 作用对象是 View,可用 xml 定义,建议 xml 实现比较易读
    • 支持四种效果:平移、缩放、旋转、透明度
  • 帧动画:
    • 通过 AnimationDrawable 实现,容易 OOM
  • 属性动画:
    • 可作用于任何对象,可用 xml 定义,Android 3 引入,建议代码实现比较灵活
    • 包括 ObjectAnimator、ValuetAnimator、AnimatorSet
    • 时间插值器:根据时间流逝的百分比计算当前属性改变的百分比
      • 系统预置匀速、加速、减速等插值器
    • 类型估值器:根据当前属性改变的百分比计算改变后的属性值
      • 系统预置整型、浮点、色值等类型估值器
    • 使用注意事项:
      • 避免使用帧动画,容易OOM
      • 界面销毁时停止动画,避免内存泄漏
      • 开启硬件加速,提高动画流畅性 ,硬件加速:
        • 将 cpu 一部分工作分担给 gpu ,使用 gpu 完成绘制工作
        • 从工作分摊和绘制机制两个方面优化了绘制速度

Handler、MessageQueue、Looper 及 postDelayed 原理

  • Handler:开发直接接触的类,内部持有 MessageQueue 和 Looper
  • MessageQueue:消息队列,内部通过单链表存储消息
  • Looper:内部持有 MessageQueue,循环查看是否有新消息,有就处理,没就阻塞
  • postDelayed 其实就是调用 postAtTime 实现的,传入的时间戳基于 SystemClock.uptimeMillis,即 boot 时间
  • 进一步会调用 MessageQueue#enqueueMessage 将消息插入到队列
  • 插入消息时会根据消息执行时刻 Message#when 来决定插入到什么位置,when 为 0 或最早执行就会插入到链表头,否则按执行时刻排序插入
  • 插入后如果正在阻塞则会尝试唤醒,插入到头部则会唤醒,插入到队列中则再根据其他条件判断是否需要唤醒
  • Looper#loop 中调用 MessageQueue#next 取消息,next 方法除非是即将销毁时会返回 null,否则就会返回消息,没有消息就阻塞。如果当前时刻还没到消息的执行时刻 when,就会再阻塞这个时间差的时间
  • 阻塞是调用 nativePollOnce 实现,基于 Linux epoll 事件管理机制,主线程不会因为 Looper 阻塞是因为系统每 16ms 会发送一个刷新 UI 消息唤醒
  • Looper#loop 中取出消息后通过 Message#target 拿到 handler,然后调用 Handler#dispatchMessage 分发处理消息

MVC、MVP、MVVM

  • MVP:Model:处理数据;View:控制视图;Presenter:分离 Activity 和 Model
  • MVVM:Model:处理获取保存数据;View:控制视图;ViewModel:数据容器
    • 使用 Jetpack 组件架构的 LiveData、ViewModel 便捷实现 MVVM

LiveData

  • 如何感知声明周期:像 Glide 一样给界面添加了无视图的 Fragment

ViewModel

  • 界面旋转短暂销毁重建时如何保存 ViewModel ?
    • ViewModel 保存在 ViewModelStore 中
    • 当 Activity 配置变更销毁时,系统会调用 onRetainNonConfigurationInstance 保存 NonConfigurationInstances,而 ViewModel 就保存在 NonConfigurationInstances 中
    • 重建时 onCreate 方法通过 getLastNonConfigurationInstance 方法获取到 NonConfigurationInstances,从而获取到 ViewModelStore

Serializable、Parcelable

  • Serializable :Java 序列化方式,适用于存储和网络传输,serialVersionUID 用于确定反序列化和类版本是否一致,不一致时反序列化回失败
  • Parcelable :Android 序列化方式,适用于组件通信数据传递,性能高,因为不像 Serializable 一样有大量反射操作,频繁 GC

Linux IPC 方式

  • 管道:
  • 信号量:常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段
  • 信号:不适用于信息交换,更适用于进程中断控制,比如非法内存访问,杀死某个进程等(Android中的Kill Process采用的就是signal(信号)机制)
  • 消息队列:信息复制两次,额外的CPU消耗;不合适频繁或信息量大的通信
  • 共享内存:无须复制,共享缓冲区直接付附加到进程虚拟地址空间,速度快;但进程间的同步问题操作系统无法实现,必须各进程利用同步工具解决
  • socket:

Binder

  • Android 中基于 C/S 结构的一种面向对象的进程间通信的机制
  • 主要用在 system_server 进程与上层 App 层的 IPC 交互
  • 包含:Client,Server,Binder 驱动和 ServiceManager 四大组成部分

Android 为什么选择 binder

  • 性能:使用 mmap 一次数据拷贝实现 IPC,传统 IPC:用户A空间->内核->用户B空间;mmap 将内核与用户B空间映射,实现直接从用户A空间->用户B空间,而 Linux 的管道、消息队列、Socket 都需要拷贝两次,binder 仅次于共享内存
  • 稳定性:基于C/S架构,架构清晰,稳定性好,不像共享内存实现方式复杂,需要充分考虑访问临界资源的并发同步问题
  • 安全: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

Android IPC 方式

  • Intent extras、Bundle:要求传递数据能被序列化,实现 Parcelable、Serializable ,适用于四大组件通信
  • 文件共享:适用于交换简单的数据实时性不高的场景
  • AIDL:AIDL 接口实质上是系统提供给我们可以方便实现 BInder 的工具
    • Android Interface Definition Language,可实现跨进程调用方法
    • 服务端:将暴漏给客户端的接口声明在 AIDL 文件中,创建 Service 实现 AIDL 接口并监听客户端连接请求
    • 客户端:绑定服务端 Service ,绑定成功后拿到服务端 Binder 对象转为 AIDL 接口调用
    • RemoteCallbackList 实现跨进程接口监听,同个 Binder 对象做 key 存储客户端注册的 listener
    • 监听 Binder 断开:1.Binder.linkToDeath 设置死亡代理;2. onServiceDisconnected 回调
  • Messenger:基于 AIDL 实现,服务端串行处理,主要用于传递消息,适用于低并发一对多通信
  • ContentProvider:基于 Binder 实现,适用于一对多进程间数据共享
  • Socket:TCP、UDP,适用于网络数据交换

Android 系统架构

  • Linux 内核
  • HAL
  • 本地 Native 库和 Android 运行时环境
  • Framework 框架层
  • 应用层

Android 系统启动流程

  • 按电源键 -> 加载引导程序 BootLoader 到 RAM -> 执行 BootLoader 程序启动内核 -> 启动 init 进程 -> 启动 Zygote 和各种守护进程 ->
  • 启动 System Server 服务进程开启 AMS、WMS 等 -> 启动 Launcher 应用进程

App 启动流程

  • Launcher 中点击一个应用图标 -> 通过 AMS 查找应用进程,若不存在就通过 Zygote 进程 fork

进程保活

  • 进程优先级:1.前台进程 ;2.可见进程;3.服务进程;4.后台进程;5.空进程
  • 进程被 kill 场景:1.切到后台内存不足时被杀;2.切到后台厂商省电机制杀死;3.用户主动清理
  • 保活方式:
    • 1.Activity 提权:挂一个 1像素 Activity 将进程优先级提高到前台进程
    • 2.Service 提权:启动一个前台服务(API>18会有正在运行通知栏)
    • 3.广播拉活
    • 4.Service 拉活
    • 5.JobScheduler 定时任务拉活
    • 6.双进程拉活

网络优化及检测

  • 速度:1.GZIP 压缩(okhttp 自动支持);2.Protocol Buffer 替代 json;3.优化图片/文件流量;4.IP 直连省去 DNS 解析时间
  • 成功率:1.失败重试策略;
  • 流量:1.GZIP 压缩(okhttp 自动支持);2.Protocol Buffer 替代 json;3.优化图片/文件流量;5.文件下载断点续传 ;6.缓存
  • 协议层的优化,比如更优的 http 版本等
  • 监控:Charles 抓包、Network Monitor 监控流量

UI卡顿优化

  • 减少布局层级及控件复杂度,避免过度绘制
  • 使用 include、merge、viewstub
  • 优化绘制过程,避免在 Draw 中频繁创建对象、做耗时操作

内存泄漏场景及规避

  • 1.静态变量、单例强引跟生命周期相关的数据或资源,包括 EventBus
  • 2.游标、IO 流等资源忘记主动释放
  • 3.界面相关动画在界面销毁时及时暂停
  • 4.内部类持有外部类引用导致的内存泄漏
    • handler 内部类内存泄漏规避:1.使用静态内部类+弱引用 2.界面销毁时清空消息队列
    • 检测:Android Studio Profiler

内存优化

  • 内存问题
    • 内存泄漏
    • 内存抖动:频繁创建临时对象
    • Bitmap 大内存:规避位图超标
    • 代码质量:枚举代替 intdef,使用 SparseArray 代替 Hashmap
  • 检测工具
    • MAT(Memory Analysis Tools) ,可分析 Java 堆数据,可查看实例占用空间、引用关系等
    • Android Studio 自带的 Profiler
    • LeakCanary

LeakCanary 原理

  • 通过弱引用和引用队列监控对象是否被回收
  • 比如 Activity 销毁时开始监控此对象,检测到未被回收则主动 gc ,然后继续监控

OOM 场景及规避

  • 加载大图:减小图片
  • 内存泄漏:规避内存泄漏

ANR 问题及分析

  • anr 分类
    • 主线程 5s 内没有处理完输入事件
    • service 阻塞 20s
    • 前台广播阻塞 10s 或后台广告阻塞 20s
  • anr 发生过程
    • 1.捕获到 anr,发送 linux 信号量 3
    • 2.进程接受到信号量将 anr 信息写入 data/anr/traces.txt 文件
    • 3.Log 打印 anr 信息
    • 4.进程进入 anr 状态,弹出 anr 提示框
  • 监控 anr
    • 1.Android 5.0 以下监听 traces.txt 文件写入
    • 2.每隔 5s 向主线程发送消息判断主线程是否阻塞
  • 分析 anr
    • 查看 cpu 负载是否是 cpu 资源紧张导致
    • 查看堆栈看是否是我们的代码耗时过长
  • 避免 anr
    • 主线程中不要做耗时操作,注意使用 IntentService
    • 降低子线程优先级,让主线程可以更多的获取到 cpu 资源

5.Android 模块化&热修复&热更新&打包&混淆&压缩&AOP

Dalvik 和 ART

  • Dalvik
    • 谷歌设计专用于 Android 平台的 Java 虚拟机,可直接运行 .dex 文件,适合内存和处理速度有限的系统
    • JVM 指令集是基于栈的;Dalvik 指令集是基于寄存器的,代码执行效率更优
  • ART
    • Dalvik 每次运行都要将字节码转换成机器码;ART 在应用安装时就会转换成机器码,执行速度更快
    • ART 存储机器码占用空间更大,空间换时间

APK 打包流程

  • 1.aapt 打包资源文件生成 R.java 文件;aidl 生成 java 文件
  • 2.将 java 文件编译为 class 文件
  • 3.将工程及第三方的 class 文件转换成 dex 文件
  • 4.将 dex 文件、so、编译过的资源、原始资源等打包成 apk 文件
  • 5.签名
  • 6.资源文件对齐,减少运行时内存

App 安装过程

  • 首先要解压 APK,资源、so等放到应用目录
  • Dalvik 会将 dex 处理成 ODEX ;ART 会将 dex 处理成 OAT;
  • OAT 包含 dex 和安装时编译的机器码

瘦包

  • 1.资源方面:资源在线化、图片使用 webp 格式、tint 着色生成不同色调的切、使用 icon font
  • 2.so 库:保留一个 cpu 架构的 so 文件
  • 3.AS Inspect Code 清除无用代码和资源
  • 4.代码混淆:使用 ProGuard 可以移除无用的类、字段、方法(压缩),移除无用字节码指令
  • 5.不保留行号:使用 ProGuard 配置不保留行号
  • 6.开启 shrinkResources:移除无用资源
  • 7.资源混淆:使用 AndResGuard 缩短资源长度,对资源进行 7z 压缩等(直接对apk操作)
  • 8.代码结构简化,比如用 intdef 代替 枚举(一个枚举有1~1.4kb大小)
  • 9.使用 compileOnly 在只需编译时依赖的场景,不会打到 apk 里
  • 10.使用 thinR 插件剔除 R 文件,将引用 R 字段的地方替换成对应常量
  • 11.Android 7.0 使用 V2(apksigner) 代替 V1(jarsigner) 签名工具
  • 12.动态加载 so 库(System.load加载绝对路径文件)、插件化技术、App Bundle
  • 13.使用 facebook 的 redex

Android 类加载器

  • BootClassLoader(加载 Franwork 级别的类)
  • PathClassLoader(加载系统类和 data/app 应用目录下的 dex 文件)
  • DexClassLoader(加载自定义的 dex 文件或 jar,支持从 sd 卡中进行加载)

插件化

  • DexClassLoader 动态加载
  • VirtualAPK:动态加载,四大组件未注册问题通过 hook AMS、Instrumentation 等解决

热修复原理

  • Native Hook(AndFix):直接在 native 层进行方法的结构体信息对换
  • 分包(QFix):插入新 dex 到 dexElements[],利用 ClassLoader 通过遍历 dexElements[] 来 findClass 的特性
  • Java Hook(Robust):hook 每个方法,在每个方法里埋好准备替换的逻辑

组件化

  • ARoute 路由实现:通过 APT 解析 @Route 等注解,结合 JavaPoet 生成路由表,即路由与 Activity 的映射关系

AOP

  • 基于 Gradle Transform API 创建 TransForm ,其执行时机在 class 被打包成 dex 之前
  • 在 TransForm 中通过 javassist 或 asm 修改字节码
  • 基于 Gradle Plugin API 自定义插件,应用自定义的 TransForm

6.JNI&音视频&FFmpeg&播放器

SurfaceView、TextureView、SurfaceTexture、GLSurfaceView

  • SurfaceView:使用双缓冲机制,有自己的 surface,在一个独立的线程里绘制,Android7.0之前不能平移、缩放
  • TextureView:持有 SurfaceTexture,将图像处理为 OpenGL 纹理更新到 HardwareLayer,必须开启硬件加速,Android5.0之前在主线程渲染,之后有独立的渲染线程,可以平移、旋转、缩放
  • SurfaceTexture:将图像流转为 OpenGL 外部纹理,不直接显示
  • GLSurfaceView:加入 EGL 管理,自带 GL 上下文和 GL 渲染线程

JNI

Native Crash

  • 崩溃过程:native crash 时操作系统会向进程发送信号,崩溃信息会写入到 data/tombstones 下,并在 logcat 输出崩溃日志
  • 定位:so 库剥离调试信息的话,只有相对位置没有具体行号,可以使用 NDK 提供的 addr2line 或 ndk-stack 来定位
  • addr2line:根据有调试信息的 so 和相对位置定位实际的代码处
  • ndk-stack:可以分析 tombstone 文件,得到实际的代码调用栈

FFmpeg

  • 基于命令方式实现了一个音视频编辑 App:FFEditor
  • 集成编译了 AAC、MP3、H264 编码器

播放器原理

  • 视频播放原理:(mp4、flv)-> 解封装 -> (mp3/aac、h264/h265)-> 解码 -> (pcm、yuv)-> 音视频同步 -> 渲染播放
  • 音视频同步:
    • 选择参考时钟源:音频时间戳、视频时间戳和外部时间三者选择一个作为参考时钟源(一般选择音频,因为人对音频更敏感,ijk 默认也是音频)
    • 通过等待或丢帧将视频流与参考时钟源对齐,实现同步

IjkPlayer 原理

  • 集成了 MediaPlayer、ExoPlayer 和 IjkPlayer 三种实现,其中 IjkPlayer 基于 FFmpeg 的 ffplay
  • 音频输出方式:AudioTrack、OpenSL ES;视频输出方式:NativeWindow、OpenGL ES

7.AndroidStudio&Lint&gradle&maven&CI&CD

Lint

  • Android Lint是Google提供给Android开发者的静态代码检查工具
  • 使用Lint对Android工程代码进行扫描和检查,可以发现代码潜在的问题,提醒程序员及早修正
  • 基于 Detector、IssueRegistry 实现,通过 lintChecks project 引入

CI&CD

  • Continuous integration(持续集成,简称CI):频繁的将代码集成到主干,防止分支大幅偏离主干,方便快速发现错误
  • Continuous delivery(持续交付):频繁地将软件的新版本,交付给质量团队或者用户,以供评审
  • Continuous deployment(持续部署):持续交付的下一步,指的是代码通过评审以后,自动部署到生产环境
  • 交付后需要进行构建,将源码转换为可以运行的实际代码,常用的构建工具有 Jenkins、Strider
持续补充中…

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原文作者:Ahab

原文链接:http://yhaowa.gitee.io/c75061d/

发表日期:June 1st 2019, 8:42:37 pm

更新日期:April 7th 2020, 11:34:42 pm

版权声明:本文采用知识共享署名-非商业性使用 4.0 国际许可协议进行许可

CATALOG
  1. 1. 1.网络&算法&数据结构
    1. 1.0.0.1. 网络协议模型
    2. 1.0.0.2. TCP 和 UDP 区别
    3. 1.0.0.3. TCP 三次握手
    4. 1.0.0.4. TCP 四次挥手
    5. 1.0.0.5. POST 和 GET 区别
    6. 1.0.0.6. HTTP 请求过程
    7. 1.0.0.7. HTTPS
    8. 1.0.0.8. 平衡二叉树、二叉查找树、红黑树
  • 2. 2.Java 基础&容器&同步&设计模式
    1. 2.0.0.1. StringBuilder、StringBuffer、+、String.concat 链接字符串:
    2. 2.0.0.2. Java 泛型擦除
    3. 2.0.0.3. Exception 和 Error
    4. 2.0.0.4. IO 、 NIO、 OKIO
    5. 2.0.0.5. ArrayList、LinkedList
    6. 2.0.0.6. HashMap 、HashTable、HashSet
    7. 2.0.0.7. ArrayMap、SparseArray
    8. 2.0.0.8. Concurrent 集合
    9. 2.0.0.9. WeakHashMap 原理
    10. 2.0.0.10. LRUCache 原理
    11. 2.0.0.11. Volatile 关键字
    12. 2.0.0.12. wait 和 sleep
    13. 2.0.0.13. wait、notify、notifyAll
    14. 2.0.0.14. lock 和 synchronized
    15. 2.0.0.15. 可重入锁
    16. 2.0.0.16. 公平锁
    17. 2.0.0.17. 乐观锁和悲观锁
    18. 2.0.0.18. 死锁 4 个必要条件
    19. 2.0.0.19. Synchronized 原理
    20. 2.0.0.20. 六大原则(DJ单开一里)
    21. 2.0.0.21. Java 23 种设计模式(按目的分类为:5+7+11)
  • 3. 3.Java 虚拟机&内存结构&GC&类加载&四种引用&动态代理
    1. 3.0.0.1. JVM
    2. 3.0.0.2. JVM 内存模型
    3. 3.0.0.3. JVM 内存结构
    4. 3.0.0.4. GC
    5. 3.0.0.5. Minor GC/Major GC/Full GC
    6. 3.0.0.6. 四种引用
    7. 3.0.0.7. ClassLoader
    8. 3.0.0.8. 动态代理原理及实现
  • 4. 4.Android 基础&性能优化&Framwork
    1. 4.0.0.1. Android 解析 XML
    2. 4.0.0.2. Activity 生命周期
    3. 4.0.0.3. Activity 启动模式
    4. 4.0.0.4. MeasureSpec 测量规则
    5. 4.0.0.5. View 工作原理
    6. 4.0.0.6. 事件分发机制
    7. 4.0.0.7. Window 、 WindowManager、WMS、SurfaceFlinger
    8. 4.0.0.8. View 动画、帧动画及属性动画
    9. 4.0.0.9. Handler、MessageQueue、Looper 及 postDelayed 原理
    10. 4.0.0.10. MVC、MVP、MVVM
    11. 4.0.0.11. LiveData
    12. 4.0.0.12. ViewModel
    13. 4.0.0.13. Serializable、Parcelable
    14. 4.0.0.14. Linux IPC 方式
    15. 4.0.0.15. Binder
    16. 4.0.0.16. Android 为什么选择 binder
    17. 4.0.0.17. Android IPC 方式
    18. 4.0.0.18. Android 系统架构
    19. 4.0.0.19. Android 系统启动流程
    20. 4.0.0.20. App 启动流程
    21. 4.0.0.21. 进程保活
    22. 4.0.0.22. 网络优化及检测
    23. 4.0.0.23. UI卡顿优化
    24. 4.0.0.24. 内存泄漏场景及规避
    25. 4.0.0.25. 内存优化
    26. 4.0.0.26. LeakCanary 原理
    27. 4.0.0.27. OOM 场景及规避
    28. 4.0.0.28. ANR 问题及分析
  • 5. 5.Android 模块化&热修复&热更新&打包&混淆&压缩&AOP
    1. 5.0.0.1. Dalvik 和 ART
    2. 5.0.0.2. APK 打包流程
    3. 5.0.0.3. App 安装过程
    4. 5.0.0.4. 瘦包
    5. 5.0.0.5. Android 类加载器
    6. 5.0.0.6. 插件化
    7. 5.0.0.7. 热修复原理
    8. 5.0.0.8. 组件化
    9. 5.0.0.9. AOP
  • 6. 6.JNI&音视频&FFmpeg&播放器
    1. 6.0.0.1. SurfaceView、TextureView、SurfaceTexture、GLSurfaceView
    2. 6.0.0.2. JNI
    3. 6.0.0.3. Native Crash
    4. 6.0.0.4. FFmpeg
    5. 6.0.0.5. 播放器原理
    6. 6.0.0.6. IjkPlayer 原理
  • 7. 7.AndroidStudio&Lint&gradle&maven&CI&CD
    1. 7.0.0.1. Lint
    2. 7.0.0.2. CI&CD
      1. 7.0.0.2.1. 持续补充中…