《Android开发艺术探索》笔记

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了《Android开发艺术探索》笔记相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本笔记整理自: https://www.gitbook.com/book/tom510230/android_ka_fa_yi_shu_tan_suo/details
参考文章：
http://szysky.com/tags/#笔记 
http://blog.csdn.net/player_android/article/category/6577498

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本书是一本android进阶类书籍，采用理论、源码和实践相结合的方式来阐述高水准的Android应用开发要点。本书从三个方面来组织内容。

  1. 介绍Android开发者不容易掌握的一些知识点
  2. 结合Android源代码和应用层开发过程，融会贯通，介绍一些比较深入的知识点
  3. 介绍一些核心技术和Android的性能优化思想


1 Activity的生命周期和启动模式

1.1 Activity的生命周期全面分析

用户正常使用情况下的生命周期 & 由于Activity被系统回收或者设备配置改变导致Activity被销毁重建情况下的生命周期。

1.1.1 典型情况下的生命周期分析

Activity的生命周期和启动模式

  1. Activity第一次启动：onCreate->onStart->onResume。
  2. Activity切换到后台（ 用户打开新的Activity或者切换到桌面） ，onPause->onStop(如果新Activity采用了透明主题，则当前Activity不会回调onstop)。
  3. Activity从后台到前台，重新可见，onRestart->onStart->onResume。
  4. 用户退出Activity，onPause->onStop->onDestroy。
  5. onStart开始到onStop之前，Activity可见。onResume到onPause之前，Activity可以接受用户交互。
  6. 在新Activity启动之前，栈顶的Activity需要先onPause后，新Activity才能启动。所以不能在onPause执行耗时操作。
  7. onstop中也不可以太耗时，资源回收和释放可以放在onDestroy中。

1.1.2 异常情况下的生命周期分析

1 系统配置变化导致Activity销毁重建

例如Activity处于竖屏状态，如果突然旋转屏幕，由于系统配置发生了改变，Activity就会被销
毁并重新创建。
在异常情况下系统会在onStop之前调用onSaveInstanceState来保存状态。Activity重新创建后，会在onStart之后调用onRestoreInstanceState来恢复之前保存的数据。

保存数据的流程： Activity被意外终止，调用onSaveIntanceState保存数据-> Activity委托Window，Window委托它上面的顶级容器一个ViewGroup（ 可能是DecorView） 。然后顶层容器在通知所有子元素来保存数据。

这是一种委托思想，Android中类似的还有：View绘制过程、事件分发等。

系统只在Activity异常终止的时候才会调用 onSaveInstanceState 和onRestoreInstanceState 方法。其他情况不会触发。

2 资源内存不足导致低优先级的Activity被回收
三种Activity优先级:前台- 可见非前台 -后台，从高到低。
如果一个进程没有四大组件，那么将很快被系统杀死。因此，后台工作最好放入service中。

android:configChanges=”orientation” 在manifest中指定 configChanges 在系统配置变化后不重新创建Activity，也不会执行 onSaveInstanceState 和onRestoreInstanceState 方法，而是调用 onConfigurationChnaged 方法。
附：系统配置变化项目

configChanges 一般常用三个选项：

  1. locale 系统语言变化
  2. keyborardHidden 键盘的可访问性发生了变化，比如用户调出了键盘
  3. orientation 屏幕方向变化

1.2 Activity的启动模式

1.2.1 Activity的LaunchMode

Android使用栈来管理Activity。

  1. standard
    每次启动都会重新创建一个实例，不管这个Activity在栈中是否已经存在。谁启动了这个Activity，那么Activity就运行在启动它的那个Activity所在的栈中。
    用Application去启动Activity时会报错，原因是非Activity的Context没有任务栈。解决办法是为待启动Activity制定FLAG_ACTIVITY_NEW_TASH标志位，这样就会为它创建一个新的任务栈。
  2. singleTop
    如果新Activity位于任务栈的栈顶，那么此Activity不会被重新创建，同时回调 onNewIntent 方法。onCreate和onStart方法不会被执行。
  3. singleTask
    这是一种单实例模式。如果不存在activity所需要的任务栈，则创建一个新任务栈和新Activity实例；如果存在所需要的任务栈，不存在实例，则新创建一个Activity实例；如果存在所需要的任务栈和实例，则不创建，调用onNewIntent方法。同时使该Activity实例之上的所有Activity出栈。
    参考：taskAffinity标识Activity所需要的任务栈
  4. singleIntance
    单实例模式。具有singleTask模式的所有特性，同时具有此模式的Activity只能独自位于一个任务栈中。

假设两个任务栈，前台任务栈为12，后台任务栈为XY。Y的启动模式是singleTask。现在请求Y，整个后台任务栈会被切换到前台。如图所示：

设置启动模式

  1. manifest中 设置下的 android:launchMode 属性。
  2. 启动Activity的 intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK); 。
  3. 两种同时存在时，以第二种为准。第一种方式无法直接为Activity添加FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP标识，第二种方式无法指定singleInstance模式。
  4. 可以通过命令行 adb shell dumpsys activity 命令查看栈中的Activity信息。

1.2.2 Activity的Flags

这些FLAG可以设定启动模式、可以影响Activity的运行状态。

  • FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK
    为Activity指定“singleTask”启动模式。
  • FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP
    为Activity指定“singleTop”启动模式。
  • FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP
    具有此标记位的Activity启动时，同一个任务栈中位于它上面的Activity都要出栈，一般和FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK配合使用。
  • FLAG_ACTIVITY_EXCLUDE_FROM_RECENTS
    如果设置，新的Activity不会在最近启动的Activity的列表(就是安卓手机里显示最近打开的Activity那个系统级的UI)中保存。等同于在xml中指定android:exludeFromRecents=”true”属性。

1.3 IntentFilter的匹配规则

Activity调用方式

  1. 显示调用 明确指定被启动对象的组件信息，包括包名和类名
  2. 隐式调用 不需要明确指定组件信息，需要Intent能够匹配目标组件中的IntentFilter中所设置的过滤信息。

匹配规则

  • IntentFilter中的过滤信息有action、category、data。
  • 只有一个Intent同时匹配action类别、category类别、data类别才能成功启动目标Activity。
  • 一个Activity可以有多个intent-filter，一个Intent只要能匹配任何一组intent-filter即可成功启动对应的Activity。

action
action是一个字符串,匹配是指与action的字符串完全一样,区分大小写。
一个intent-filter可以有多个aciton，只要Intent中的action能够和任何一个action相同即可成功匹配。
Intent中如果没有指定action，那么匹配失败。

category
category是一个字符串。
Intent可以没有category，但是如果你一旦有category，不管有几个，每个都必须与intent-filter中的其中一个category相同。
系统在 startActivity 和 startActivityForResult 的时候，会默认为Intent加上 android.intent.category.DEFAULT 这个category，所以为了我们的activity能够接收隐式调用，就必须在intent-filter中加上 android.intent.category.DEFAULT 这个category。

data
data的匹配规则与action一样，如果intent-filter中定义了data，那么Intent中必须要定义可匹配的data。
intent-filter中data的语法：

    <data android:scheme="string"
    android:host="string"
    android:port="string"
    android:path="string"
    android:pathPattern="string"
    android:pathPrefix="string"
    android:mimeType="string"/>

Intent中的data有两部分组成：mimeType和URI。mimeType是指媒体类型，比如
image/jpeg、audio/mpeg4-generic和video/等，可以表示图片、文本、视频等不同的媒
体格式。

URI的结构：

    <scheme>://<host>:<port>/[<path>|<pathPrefix>|<pathPattern>]

实际例子

    content://com.example.project:200/folder/subfolder/etc
    http://www.baidu.com:80/search/info

scheme：URI的模式，比如http、file、content等，默认值是 file 。
host：URI的主机名
port：URI的端口号
path、pathPattern和pathPrefix：这三个参数描述路径信息。
path、pathPattern可以表示完整的路径信息，其中pathPattern可以包含通配符 * ，表示0个或者多个任意字符。
pathPrefix只表示路径的前缀信息。

过滤规则的uri为空时，有默认值content和file，因此intent设置uri的scheme部分必须为content或file。
Intent指定data时，必须调用 setDataAndType 方法， setData 和 setType 会清除另一方的值。
对于service和BroadcastReceiver也是同样的匹配规则，不过对于service最好使用显式调用。

隐式调用需注意

  • 当通过隐式调用启动Activity时，没找到对应的Activity系统就会抛出 android.content.ActivityNotFoundException 异常，所以需要判断是否有Activity能够匹配我们的隐式Intent。

  • 采用 PackageManager 的 resloveActivity 方法或Intent 的 resloveActivity 方法

      public abstract List<ResolveInfo> queryIntentActivityies(Intent intent,int flags);
  public abstract ResolveInfo resloveActivity(Intent intent,int flags);

    以上的第二个参数使用 MATCH_DEFAULT_ONLY ，这个标志位的含义是仅仅匹配那些在
    intent-filter中声明了 android.intent.category.DEFAULT 这个category的Activity。因为如果把不含这个category的Activity匹配出来了，由于不含DEFAULT这个category的Activity是无法接受隐式Intent的从而导致startActivity失败。

  • 下面的action和category用来表明这是一个入口Activity，并且会出现在系统的应用列表中，二者缺一不可。

      <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
  <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />

2 IPC机制

2.1 Android IPC 简介

  • IPC即Inter-Process Communication，含义为进程间通信或者跨进程通信，是指两个进程之间进行数据交换的过程。
  • 线程是CPU调度的最小单元，是一种有限的系统资源。进程一般指一个执行单元，在PC和移动设备上是指一个程序或者应用。进程与线程是包含与被包含的关系。一个进程可以包含多个线程。最简单的情况下一个进程只有一个线程，即主线程（ 例如Android的UI线程） 。
  • 任何操作系统都需要有相应的IPC机制。如Windows上的剪贴板、管道和邮槽；Linux上命名管道、共享内容、信号量等。Android中最有特色的进程间通信方式就是binder，另外还支持socket。contentProvider是Android底层实现的进程间通信。
  • 在Android中，IPC的使用场景大概有以下：
    • 有些模块由于特殊原因需要运行在单独的进程中。
    • 通过多进程来获取多份内存空间。
    • 当前应用需要向其他应用获取数据。

2.2 Android中的多进程模式

2.2.1 开启多进程模式

在Android中使用多线程只有一种方法：给四大组件在Manifest中指定 android:process 属性。这个属性的值就是进程名。这意味着不能在运行时指定一个线程所在的进程。

tips：使用 adb shell ps 或 adb shell ps|grep 包名 查看当前所存在的进程信息。

两种进程命名方式的区别

  1. “：remote”
    “：”的含义是指在当前的进程名前面附加上当前的包名，完整的进程名为“com.example.c2.remote”。这种进程属于当前应用的私有进程，其他应用的组件不可以和它跑在同一个进程中。
  2. “com.example.c2.remote”
    这是一种完整的命名方式。这种进程属于全局进程，其他应用可以通过ShareUID方式和它跑在同一个进程中。

2.2.2 多线程模式的运行机制

Android为每个进程都分配了一个独立的虚拟机，不同虚拟机在内存分配上有不同的地址空间，导致不同的虚拟机访问同一个类的对象会产生多份副本。例如不同进程的Activity对静态变量的修改，对其他进程不会造成任何影响。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。四大组件之间不可能不通过中间层来共享数据。

多进程会带来以下问题：

  1. 静态成员和单例模式完全失效。
  2. 线程同步锁机制完全失效。
    这两点都是因为不同进程不在同一个内存空间下，锁的对象也不是同一个对象。
  3. SharedPreferences的可靠性下降。
    SharedPreferences底层是 通过读/写XML文件实现的，并发读/写会导致一定几率的数据丢失。
  4. Application会多次创建。
    由于系统创建新的进程的同时分配独立虚拟机，其实这就是启动一个应用的过程。在多进程模式中，不同进程的组件拥有独立的虚拟机、Application以及内存空间。

多进程相当于两个不同的应用采用了SharedUID的模式

实现跨进程的方式有很多：

  1. Intent传递数据。
  2. 共享文件和SharedPreferences。
  3. 基于Binder的Messenger和AIDL。
  4. Socket等

2.3 IPC基础概念介绍

主要介绍 Serializable 、 Parcelable 、 Binder 。Serializable和Parcelable接口可以完成对象的序列化过程，我们通过Intent和Binder传输数据时就需要Parcelabel和Serializable。还有的时候我们需要对象持久化到存储设备上或者通过网络传输到其他客户端，也需要Serializable完成对象持久化。

2.3.1 Serializable接口

Serializable 是Java提供的一个序列化接口（ 空接口） ，为对象提供标准的序列化和反序列化操作。只需要一个类去实现 Serializable 接口并声明一个 serialVersionUID 即可实现序列化。

private static final long serialVersionUID = 8711368828010083044L

serialVersionUID也可以不声明。如果不手动指定 serialVersionUID 的值，反序列化时如果当前类有所改变（ 比如增删了某些成员变量） ，那么系统就会重新计算当前类的hash值并更新 serialVersionUID 。这个时候当前类的 serialVersionUID 就和序列化数据中的serialVersionUID 不一致，导致反序列化失败，程序就出现crash。

静态成员变量属于类不属于对象，不参与序列化过程，其次 transient 关键字标记的成员变量也不参与序列化过程。

通过重写writeObject和readObject方法可以改变系统默认的序列化过程。

2.3.2 Parcelable接口

Parcel内部包装了可序列化的数据，可以在Binder中自由传输。序列化过程中需要实现的功能有序列化、反序列化和内容描述。

序列化功能由 writeToParcel 方法完成,最终是通过 Parcel 的一系列writer方法来完成。

   @Override
    public void writeToParcel(Parcel out, int flags) 
    out.writeInt(code);
    out.writeString(name);

反序列化功能由 CREATOR 来完成，其内部表明了如何创建序列化对象和数组，通过 Parcel 的一系列read方法来完成。

public static final Creator<Book> CREATOR = new Creator<Book>() 
@Override
public Book createFromParcel(Parcel in) 
return new Book(in);
 
@Override
public Book[] newArray(int size) 
return new Book[size];

;
protected Book(Parcel in) 
code = in.readInt();
name = in.readString();

在Book(Parcel in)方法中，如果有一个成员变量是另一个可序列化对象，在反序列化过程中需要传递当前线程的上下文类加载器，否则会报无法找到类的错误。

   book = in.readParcelable(Thread.currentThread().getContextClassLoader());

内容描述功能由 describeContents 方法完成，几乎所有情况下都应该返回0，仅当当前对象中存在文件描述符时返回1。

public int describeContents() 
return 0;

Serializable 是Java的序列化接口，使用简单但开销大，序列化和反序列化过程需要大量I/O操作。而 Parcelable 是Android中的序列化方式，适合在Android平台使用，效率高但是使用麻烦。 Parcelable 主要在内存序列化上，Parcelable 也可以将对象序列化到存储设备中或者将对象序列化后通过网络传输，但是稍显复杂，推荐使用 Serializable 。

2.3.3 Binder

Binder是Android中的一个类，实现了 IBinder 接口。从IPC角度说，Binder是Andoird的一种跨进程通讯方式，Binder还可以理解为一种虚拟物理设备，它的设备驱动是/dev/binder。从Android Framework角度来说，Binder是 ServiceManager 连接各种Manager( ActivityManager· 、 WindowManager )和相应 ManagerService 的桥梁。从Android应用层来说，Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当bindService时，服务端返回一个包含服务端业务调用的Binder对象，通过这个Binder对象，客户端就可以获取服务器端提供的服务或者数据（ 包括普通服务和基于AIDL的服务）。

Binder通信采用C/S架构，从组件视角来说，包含Client、Server、ServiceManager以及binder驱动，其中ServiceManager用于管理系统中的各种服务。

图中的Client,Server,Service Manager之间交互都是虚线表示，是由于它们彼此之间不是直接交互的，而是都通过与Binder驱动进行交互的，从而实现IPC通信方式。其中Binder驱动位于内核空间，Client,Server,Service Manager位于用户空间。Binder驱动和Service Manager可以看做是Android平台的基础架构，而Client和Server是Android的应用层，开发人员只需自定义实现client、Server端，借助Android的基本平台架构便可以直接进行IPC通信。
http://gityuan.com/2015/10/31/binder-prepare/

Android中Binder主要用于 Service ，包括AIDL和Messenger。普通Service的Binder不涉及进程间通信，Messenger的底层其实是AIDL，所以下面通过AIDL分析Binder的工作机制。

由系统根据AIDL文件自动生成.java文件

  1. Book.java
    表示图书信息的实体类，实现了Parcelable接口。
  2. Book.aidl
    Book类在AIDL中的声明。
  3. IBookManager.aidl
    定义的管理Book实体的一个接口，包含 getBookList 和 addBook 两个方法。尽管Book类和IBookManager位于相同的包中，但是在IBookManager仍然要导入Book类。
  4. IBookManager.java
    系统为IBookManager.aidl生产的Binder类，在 gen 目录下。
    IBookManager继承了 IInterface 接口，所有在Binder中传输的接口都需要继IInterface接口。结构如下：
    • 声明了 getBookList 和 addBook 方法，还声明了两个整型id分别标识这两个方法，用于标识在 transact 过程中客户端请求的到底是哪个方法。
    • 声明了一个内部类 Stub ，这个 Stub 就是一个Binder类，当客户端和服务端位于同一进程时，方法调用不会走跨进程的 transact 。当二者位于不同进程时，方法调用需要走 transact 过程，这个逻辑有 Stub 的内部代理类 Proxy 来完成。
    • 这个接口的核心实现就是它的内部类 Stub 和 Stub 的内部代理类 Proxy 。

Stub和Proxy类的内部方法和定义

  1. DESCRIPTOR
    Binder的唯一标识，一般用Binder的类名表示。
  2. asInterface(android.os.IBinder obj)
    将服务端的Binder对象转换为客户端所需的AIDL接口类型的对象，如果C/S位于同一进
    程，此方法返回就是服务端的Stub对象本身，否则返回的就是系统封装后的Stub.proxy对
    象。
  3. asBinder

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