Android start app process

Android Process: Я тебя породил, я тебя и …

Вы когда-нибудь задумывались о том, что происходит с вашим приложением после того, как система убила его процесс за ненадобностью? Печально, но многие об этом даже не беспокоятся, словно это будет происходить в параллельной вселенной и их это не касается. Особенно этому подвержены новички. Их слепая вера в непоколебимость статик ссылок просто поражает.

В этой статье я расскажу о некоторых ошибках, которые могут возникнуть в результате нарушения шестой заповеди (не убей) по отношению к процессу приложения, и о том как проверить на сколько качественно он возвращается с того света.

Ни для кого не секрет, что процесс может быть убит системой. А вы интересовались, реально ли сымитировать это? Можно попробовать“натравить” систему на свое приложение, запуская кучу других приложений, съедающих знатный кусок памяти, а затем надеяться, что система таки снизошла до нас убив нужное приложение. Прямо какой-то шаманизм получается, а это стезя админов, но никак не программистов. Меня заинтересовало, как можно легко и быстро убить приложение, да так, будто это сделала система для освобождения ресурсов. Ведь если получится повторить подобное поведение в “лабораторных условиях”, можно будет отлавливать множество ошибок ещё на стадии разработки, либо с лёгкостью воспроизвести их для выявления причин.

Как оказалось, нужный механизм уже имеется в SDK, и это… барабанная дробь… Кнопка «Terminate Application».

Нажатие на нее аналогично выполнению следующего кода:
Это, собственно, и убивает процесс. Похожее действие происходит когда система пытается избавиться от ненужного процесса.

Для того, чтобы воспроизвести ситуацию с возобновлением работы приложения после его полной остановки, нужно проделать следующую последовательность действий:

1. Используя Android Stidio запустить приложение;
2. Свернуть приложение нажатием кнопки «Home»;
3. В Android Studio, перейти на вкладку Android, выбрать приложение и нажать кнопку «Terminate Application»;
4. Развернуть свернутое приложение.

Если Activity не совсем корректно обрабатывает восстановление после уничтожения, вы сразу это заметите. В лучшем случае оно упадёт, в худшем зависнет.

Итак, мы научились выманивать один из самых скрытных типов ошибок. Давайте научимся эти ошибки предвидеть. Начнем с самых очевидных случаев, а затем плавно перейдем к менее однозначным случаям.

Ситуация 1: Статик — это не надёжно

Как видно из кода, в первой Activity разработчик решил не “заморачиваться” и поместил данные в статические переменные. Это весьма соблазнительно, когда нужно передать достаточно неординарный объект, не поддающийся простой сериализации. Над второй Activity он тоже не долго думал и не сделал проверки на нул. Зачем, когда первая Activity всё уже сделала?

Проделываем описанную ранее последовательность по корректному уничтожению процесса на второй Activity. Приложение падает.

Что случилось?
Проблема тут не в отсутствии проверки на null. Самая страшная проблема — это потеря пользовательских данных. Статические объекты не должны быть хранилищем данных, особенно если это их единственное место. Касается это как обычных переменных так и синглтонов. Так что если в статике хранится что-то важное, будьте готовы это важное потерять в любой момент.

Что делать?
Наличие таких ошибок, зачастую, свидетельствует о низкой квалификации программиста, либо о слишком высоком чувстве лени. О том как делать правильно, написано огромное количество туториалов. В приведенном примере лучше всего подойдёт передача данных через бандл. Также можно писать эти данные в SharedPreferences, либо стоит задуматься о создании базы данных.
Важно: Не стоит забывать, что синглтон это тоже статик переменная. Если вы используете синглтон, то он должен выступать лишь как инструмент облегчающий доступ к данным, но ни как не быть единственным хранилищем для них.

Волшебная сила Application
Как часто я вижу советы использовать класс Application как синглтон либо инициализировать синглтон в методе onCreate() класса Application. Якобы после этого он станет круче чем Ленин, то есть будет живее всех живых при любых обстоятельствах. Возможно, это частный случай заблуждения встретившийся только мне. Причем, все публикации которые я находил, явно не заявляют о подобных свойствах синглтона. В некоторых из них говорится, что синглтон может быть уничтожен сборщиком мусора если инициировать его в классе Activity (что для меня звучит немного дико). В других пугают выгрузкой класса из класслоадера (а это уже похоже на правду).

Сейчас я не собираюсь выяснять, что тут правда а что домыслы. В любом случае это лишь снижает вероятность потери статик ссылки но ни как не спасает от остановки процесса. Остановка процесса приведет к полному уничтожению класслоадера, а вместе с ним и уничтожению всех классов, включая класс Application.

Ситуация 2: setRetainInstance как решение всех проблем

Такая реализация — стойка к любым вращениям экрана. Все будет работать как часы. До поры до времени…
Применим последовательность действий для хитрого уничтожения процесса, когда диалог открыт. При разворачивании ничего не произойдет. Однако, при вызове invokePersonChoose приложение вылетит с NullPointerException.

Что случилось?
setRetainInstance(true) не позволяло диалогу уничтожиться. После уничтожения процесса диалог все-таки был уничтожен. Activity восстанавливает фрагмент насколько это возможно. К сожалению, слушатель не восстанавливается, так как он был установлен совершенно в другом месте для совершенно другого объекта. Когда в диалоге, в методе invokePersonChoose, происходит обращение к слушателю, выбрасывается исключение. И беда тут не в отсутствии проверки на null. Поставить проверку на null без должной реакции на пустую ссылку будет еще более худшим решением.

Что делать?
В интернете описана куча способов передачи сообщений из фрагмента в Activity. К сожалению, не все из них правильные. Следующий способ правильный и один из моих любимых:

Activity реализует нужный интерфейс:

Единственное, что не стоит забывать, Activity может быть уже уничтожена когда дело дойдет до отправки сообщения. Поэтому обязательно проверьте добавлен ли фрагмент на Activity.
По мимо Activity можно использовать родительский фрагмент или Target фрагмент.

Еще пара слов про setRetainInstance
Замечу, это лишь частный случай с setRetainInstance. Количество проблем которые он может скрыть(а не решить) немного больше. Вместе со слушателями также теряются и все остальные переменные. Все, что не было сохранено в методе onSaveInstanceState, будет потеряно.
Также, он скрывает проблему когда класс диалога анонимный. Допустим, в момент создания нового объекта диалога, переопределен какой либо метод, в этом случае создастся объект анонимного класса.

Если этот диалог будет уничтожен и система попытается его восстановить выбросится исключение ClassNotFoundException.

Ситуация 3: Разорванные нити

Если запустить этот код и не дожидаясь его завершения свернуть приложение, а затем вырубить процесс, то при разворачивании ничего не предвещает беды, приложение не падает, а диалог показывается. Ждём немножко… Ещё ждём… Потом ещё ждём… Диалог не закрывается, хоть и должен был сделать это уже давно.

Что случилось?
При уничтожении процесса останавливаются все его потоки, а при восстановлении запускается только главный поток. Так что если ваш поток работает слишком долго, будьте готовы к тому, что он будет остановлен. Причём не обязательно делать что-то долго, на эти грабли можно наступить и при использовании wait notify. Особенно забавно будет, если в качестве объекта для блокировки использовать public static final Object, ведь мы то уже знаем, что статик объекты не исключение при уничтожении процесса.

Что делать?
Если задача занимает много времени вынести ее в отдельный сервис и запустить в новом процессе, плюс вывести foreground Notification, иначе процесс все равно будет убит. В случае с wait notify все немного сложнее и зависит от конкретной ситуации. Вообще, тема работы с потоками достаточно обширна, и давать какой-то конкретный совет тут неуместно. Разве что не усложнять и не лезть в дебри, из которых не сможешь вылезти.

Ситуация 4: Письмо в никуда

Для того чтобы первая Activity не уничтожалась при поворотах экрана, в файл манифеста добавлены configChanges.

Во второй Activity есть кнопка, нажатие по которой шлет сообщение для смены цвета.

При возвращении на первую Activity цвет View будет изменен.

Однако, если перейти на вторую Activity, свернуть приложение, убить процесс, а затем развернуть приложение, случится кое-что не предвиденное. Сколько бы раз вы не нажимали на кнопку смены цвета, при возвращении на первую Activity ее View будет белоснежной.

Что случилось?
Не смотря на то, что стек активностей сохранился, после разворачивания приложения была восстановлена только вторая Activity. Фактически, сообщения о смене цвета уходили в никуда. Так как на тот момент не существовало объектов, подписанных на это событие. При возвращении на первую Activity она была восстановлена, но подписываться на событие смены цвета было уже поздно.

Что делать?
Первым делом нужно уяснить главное — если вы работаете с одной Activity, остальные для нее не существуют. Если нужно донести какую либо информацию, используйте предназначенный для этого setResult. Еще не следует слепо полагаться на жизненные циклы. Как видно из примера, если Activity 1 запустила Activity 2 то это еще не значит, что метод onCreate первой Activity был выполнен.
Также замечу, этот пример показывает не только на проблемы со стеком активностей, но и проблемы со всем, что связано с посылкой сообщений. Исключением будут только BroadcastReceiver-ы, прописанные в манифесте, либо запланированные через AlarmManager. Все остальное не дает 100% гарантии на доставку сообщения адресату.

Заключение

“Бывалым кодерам” эти ситуации могут показаться очевидными, а примеры на столько не естественными, что просто воротит. Однако, все мы когда-то начинали с нуля и писали код от которого сейчас было бы стыдно. Знай я об этих граблях в самом начале своего пути, шишек на лбу было бы меньше. Надеюсь, эта статья поможет наставить на путь истинный большое количество начинающих Android программистов. От “Бывалых” буду рад увидеть комментарии. А еще лучше если вы дополните список или напишете, помогла ли эта статья в ловле багов из разряда “Как?! Такого не может быть!”.

На этом закончу. Спасибо за внимание. Напоследок замечу, в рукаве у меня еще остался один неординарный случай. Он еще не изучен мной до конца, но я надеюсь в скором времени расколоть этот крепкий орешек. Так что ждите продолжения.

Источник

«Холодный» запуск Android-приложения

Всем приветъ! Давно ничего не писал.

Это будет серия постов о процессе «холодного» запуска Android приложения, с момента нажатия на иконку и до создания процесса приложения.

Общая схема

Открывая «окно»…

Перед тем как запустить новый процесс приложения, system_server создает стартовое окно используя метод PhoneWindowManager.addSplashScreen():

Стартовое окно это то, что пользователь будет видеть пока запускается само приложение. Окно будет отображаться до тех пор пока не будет запущена Activity и не будет отрисован первый кадр. То есть пока не будет завершен «холодный» запуск. Пользователь может видеть данное окно длительное время, поэтому постарайтесь сделать его приятным.

Содержимое стартового окна берется из drawable-ресурсов windowSplashscreenContent и windowBackground запускаемого Activity. Банальный пример такого окна:

Если пользователь восстанавливает Activity из режима последнего экрана(Recent screen), при этом на нажимая на иконку приложения, то system_server вызывает метод TaskSnapshotSurface.create(), чтобы создать стартовое окно из уже сделанного скриншота.

Как только стартовое окно показано пользователю, system_server готов запустить процесс приложения и вызывает метод ZygoteProcess.startViaZygote():

В коде видно, что метод ZygoteProcess.zygoteSendArgsAndGetResult() отправляет аргументы запуска через сокет Zygote-процессу.

«Разделение» Zygote-ы

Каждый процесс приложения запускается с помощью форкания(разделения) от существующего Zygote-процесса…

Вкратце об этом я писал в предыдущей статье про запуск Android-а. А теперь давайте посмотрим поглубже на происходящие процессы.

Когда система загружается процесс Zygote стартует и выполняет метод ZygoteInit.main():

Как вы видите метод ZygoteInit.main() делает 2 важные вещи:

• Подгружает все необходимые системные библиотеки и ресурсы Android-фреймворка. Подобная предзагрузка не только экономит память но еще и экономит время запуска приложений.
• Далее он запускает метод ZygoteServer.runSelectLoop(), который в свою очередь запускает сокет и начинает слушать вызовы данного сокета.

Когда же на сокет приходит команда на форкинг процесса, метод ZygoteConnection.
processOneCommand() обрабатывает аргументы используя метод ZygoteArguments.parseArgs() и запускает метод Zygote.forkAndSpecialize():

На заметку: Начиная с Android 10 есть оптимизационная фича под названием Unspecialized App Process, которая имеет пул не специализированных Zygote-процессов, для еще более быстрого запуска приложений.

Приложение запустилось!

После форка дочерний процесс запускает метод RuntimeInit.commonInit(), который устанавливает дефолтный UncaughtExceptionHandler. Далее, процесс запускает метод ActivityThread.main():

Тут происходят две интересные вещи:

• Метод ActivityThread.main() создает новый поток(Thread) и вызывает метод Looper.loop(), в котором будет запущен новый инстанс Looper-а. Он будет привязан к новому потоку(который становится MainThread-ом aka UiThread) и будет работать(теоретически) бесконечно. Looper привязавшись, будет ожидать сообщений для того чтобы поместить их к своему MessageQueue.
• Далее, метод ActivityThread.attach() делает IPC-запрос к методу ActivityManagerService.attachApplication()system_server-а, тем самым давая понять, что MainThread нашего приложения запущен и готов к работе.

Контроль над приложением

В процессе system_server метод ActivityManagerService.attachApplication() вызывает метод ActivityManagerService.attachApplicationLocked(), который завершает настройку запускаемого приложения:

Парочка ключевых выводов:

• Процесс system_server делает IPC-запрос к методу ActivityThread.bindApplication() в процессе нашего приложения, который направляет запрос к методу ActivityThread.handleBindApplication() в MainThread-е приложения.
• Сразу после этого, system_server планирует запуск Pending Activity, Service и BroadcastReciever-ов нашего приложения.
• Метод ActivityThread.handleBindApplication() загружает APK-файл и компоненты приложения.
• Разработчики имеют возможность немного повлиять на процессы перед запуском метода ActivityThread.handleBindApplication(), так что именно здесь должен начаться мониторинг холодного запуска приложения.

Давайте немного подробно разберем 3-ий пункт и узнаем что и как происходит при загрузке компонентов и ресурсов приложения. Порядок шагов такой:

• Загрузка и создание инстанса класса AppComponentFactory.
• Вызов метода AppComponentFactory.instantiateClassLoader().
• Вызов метода AppComponentFactory.instantiateApplication() для загрузки и создания инстанса класса Application.
• Для каждого объявленного ContentProvider-а, в порядке приоритета, вызов метода AppComponentFactory.instantiateProvider() для загрузки его класса и создания инстанса, после вызов метода ContentProvider.onCreate().
• И наконец, вызов метода Application.onCreate().

Эпилог

Мы начали изучать «холодную» загрузку с очень обще-абстрагированного уровня:

Теперь мы знаем, что происходит «под капотом»:

Ну что же, это был длинный пост. Но это не все! В следующих постах мы продолжим глубокое погружение в процесс запуска Android-приложения. Оставайтесь с нами!

Источник