Android

Android 知识简记

网络：分层模型、TCP、UDP、HTTP、HTTPS
算法：数据结构、常用算法
Java 基础：StringBuilder、泛型擦除、Exception、IO、容器
Java 同步：volatile、wait、synchronized、可重入锁、乐观锁、死锁
Java 设计模式：六大原则、23 种设计模式、动态代理
Java 虚拟机：内存模型、内存结构、GC、四种引用、ClassLoader
Android 基础：Activity、View 绘制、动画、Window、SurfaceView、事件分发
Android 通信：Handler、Parcelable、IPC、Binder
Android 系统：系统架构、Dalvik、ART、系统启动、类加载器、Apk 打包、Apk 安装
Android 优化：网络优化、卡顿优化、内存优化、瘦包、内存泄漏、ANR、Native Crash
其他：解析 XML、进程保活、播放器、Lint、CI、CD、AOP、JetPack

网络：分层模型、TCP、UDP、HTTP、HTTPS

分层模型

  • 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

UDP

  • UDP 头结构：来源端口、目的端口、长度域、校验和
  • 特点：不可靠、无序、面向报文、速度快、轻量
  • 适用场景：适用于即时通讯、视频通话等
  • 应用：DHCP、DNS、QUCI、VXLAN、GTP-U、TFTP、SNMP

TCP

  • TCP 头结构：来源端口、目的端口、序号、确认序号、SYN/ACK 等状态位、窗口大小、校验和、紧急指针
  • 特点：面向字节流、有拥塞和流量控制、可靠、有序、速度慢、较重量，通过滑动窗口实现流量控制、用塞控制
  • 适用场景：文件传输、浏览器等
  • 应用：HTTP、HTTPS、RTMP、FTP、SMTP、POP3

  • 三次握手：

    1
    2
    3
    4
    5
    1. C->S：SYN，seq=x（你能听到吗？）
    2. S->C：SYN，seq=y，ack=x+1（我能听到，你能听到吗？）
    3. C->S：ACK，seq=x+1，ack=y+1（我能听到，开始吧）

    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

  • 四次挥手:

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    1. C->S：FIN，seq=p（我说完了）
    2. S->C：ACK，ack=p+1（我知道了，等一下，我可能还没说完）
    3. S->C：FIN，seq=q，ACK，ack=p+1（我也说完了）
    4. C->S：ACK，ack=q+1（我知道了，结束吧）

    S 收到 C 结束的消息后 S 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 C ：我说完了

HTTP

  • 超文本传输协议，明文传输，默认 80 端口
  • POST 和 GET：Get 参数放在 url 中；Post 参数放在 request Body 中
  • 访问网页过程：DNS 域名解析、TCP 三次握手建立连接、发起 HTTP 请求

HTTPS

  • 默认 443 端口，使用 SSL 协议对 HTTP 传输数据进行了加密，安全
  • 加密过程：Client/Server 通过非对称加密生成密钥，然后用这个密钥去对称加密传输数据

算法：数据结构、常用算法

数据结构

  • 数组、链表
  • 栈、队列
  • 散列表
  • 树、堆、图

常用算法

  • 排序
  • 双指针、滑动窗口、字符串
  • 递归、分治、二分
  • 回溯、贪心、动态规划

Java 基础：StringBuilder、泛型擦除、Exception、IO、容器

StringBuilder

  • 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 < +

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直接 hash 确定索引慢

  • 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

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

Java 同步：volatile、wait、synchronized、可重入锁、乐观锁、死锁

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

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

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

Java 设计模式：六大原则、23 种设计模式、动态代理

六大原则

  • 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
    • 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
    • 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

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

JVM：内存模型、内存结构、GC、四种引用、ClassLoader

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：有循环引用的缺点
    • 2.可达性分析法：从 GC ROOT 开始搜索，不可达的对象都是可以被回收的。其中 GC ROOT 包括虚拟机栈/本地方法栈中引用的对象、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

Android 基础：Activity、View 绘制、动画、Window、SurfaceView、事件分发

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，适用于推送点击消息界面
  • singleTask 栈内复用模式，适用于 App 首页
  • singleInstance 单例模式，单独位于一个任务栈中，适用于拨打电话界面
  • 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

View 工作原理

  • 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

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 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
    • 硬件加速原理：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

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

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

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 onIntercept 方法的调用

Android 通信：Handler、Parcelable、IPC、Binder

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
  • 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

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

Linux IPC 方式

  • 管道
  • socket
  • 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

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：系统架构、Dalvik、ART、系统启动、类加载器、Apk 打包、Apk 安装

Android 系统架构

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

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

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

Android 类加载器

  • BootClassLoader(加载 Framework 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)

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

Android 优化：网络优化、卡顿优化、内存优化、瘦包、内存泄漏、ANR、Native Crash

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：intdef 代替枚举，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：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

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

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

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
    • ContentProvider publish 在 20s 内没有处理完
  • 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

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

其他：解析 XML、进程保活、播放器、Lint、CI、CD、AOP、JetPack

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

热修复、插件化、组件化

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

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

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

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

  • 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

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

JetPack

  • LiveData 感知声明周期原理：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保存数据原理：
    • 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
  • JetPack 与 MVVM：
    • 先了解下 MVP：Model：处理数据；View：控制视图；Presenter：分离 Activity 和 Model
    • 再看 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 可以便捷的实现 MVVM