Android system — 进程生命周期与ADJ

0. 引言

  本文主要介绍Android的lowmemorykiller的oom_adj的相关概念，进程的oom_adj，决定了当内存不够的时候，lmk会根据oom_adj的级别依次释放内存。哪怕做为应用开发者，对于进程生命周期和进程中的内存回收是透明的，但了解生命周期对加深对Andorid体系的理解很有帮助

1. 进程的生命周期

  Android系统将尽量长时间地保持应用进程，但为了新建进程或运行更重要的进程，最终需要清除旧进程来回收内存。 为了确定保留或终止哪些进程，系统会根据进程中正在运行的组件以及这些组件的状态，将每个进程放入“重要性层次结构”中。 必要时，系统会首先消除重要性最低的进程，然后是清除重要性稍低一级的进程，依此类推，以回收系统资源。

进程的重要性，划分5级：

• 前台进程(Foreground process)
• 可见进程(Visible process)
• 服务进程(Service process)
• 后台进程(Background process)
• 空进程(Empty process)

前台进程的重要性最高，依次递减，空进程的重要性最低，下面分别来阐述每种级别的进程

1.1 Foreground process

  用户当前操作所必需的进程。通常在任意给定时间前台进程都为数不多。只有在内存不足以支持它们同时继续运行这一万不得已的情况下，系统才会终止它们。

• 拥有用户正在交互的 Activity（已调用onResume()）
• 拥有某个 Service，后者绑定到用户正在交互的 Activity
• 拥有正在“前台”运行的 Service（服务已调用 startForeground()）
• 拥有正执行一个生命周期回调的 Service（onCreate()、onStart() 或 onDestroy()）
• 拥有正执行其 onReceive() 方法的 BroadcastReceiver

1.2 Visible process

  没有任何前台组件、但仍会影响用户在屏幕上所见内容的进程。可见进程被视为是极其重要的进程，除非为了维持所有前台进程同时运行而必须终止，否则系统不会终止这些进程。

• 拥有不在前台、但仍对用户可见的 Activity（已调用onPause()）。
• 拥有绑定到可见（或前台）Activity 的 Service

1.3 Service process

  尽管服务进程与用户所见内容没有直接关联，但是它们通常在执行一些用户关心的操作（例如，在后台播放音乐或从网络下载数据）。因此，除非内存不足以维持所有前台进程和可见进程同时运行，否则系统会让服务进程保持运行状态。

• 正在运行startService()方法启动的服务，且不属于上述两个更高类别进程的进程。

1.4 Background process

  后台进程对用户体验没有直接影响，系统可能随时终止它们，以回收内存供前台进程、可见进程或服务进程使用。 通常会有很多后台进程在运行，因此它们会保存在LRU列表中，以确保包含用户最近查看的Activity的进程最后一个被终止。如果某个 Activity 正确实现了生命周期方法，并保存了其当前状态，则终止其进程不会对用户体验产生明显影响，因为当用户导航回该 Activity 时，Activity 会恢复其所有可见状态。

• 对用户不可见的Activity的进程（已调用Activity的onStop()方法）

1.5 Empty process

保留这种进程的的唯一目的是用作缓存，以缩短下次在其中运行组件所需的启动时间。 为使总体系统资源在进程缓存和底层内核缓存之间保持平衡，系统往往会终止这些进程。

• 不含任何活动应用组件的进程

2. Lowmemorykiller

  Android中对于内存的回收，主要依靠Lowmemorykiller来完成，是一种根据阈值级别触发相应力度的内存回收的机制。

2.1 ADJ级别

  在Android的lowmemroykiller机制中，会对于所有进程进行分类，对于每一类别的进程会有其oom_adj值的取值范围，oom_adj值越高则代表进程越不重要，在系统执行低杀操作时，会从oom_adj值越高的开始杀。系统lowmemeorykiller机制下对于进程的级别的以变量的形式定义在framework/base/services/core/java/com/android/server/am/ProcessList.java类中，可总结成下表：

adj级别	值	说明
UNKNOWN_ADJ	16	预留的最低级别，一般指将要会缓存进程，无法获取确定值
CACHED_APP_MAX_ADJ	15	不可见进程的adj最大值 1
CACHED_APP_MIN_ADJ	9	不可见进程的adj最小值 2
SERVICE_B_ADJ	8	B List中的Service（较老的、使用可能性更小）
PREVIOUS_APP_ADJ	7	上一个App的进程(往往通过按返回键)
HOME_APP_ADJ	6	Home进程
SERVICE_ADJ	5	服务进程(Service process)
HEAVY_WEIGHT_APP_ADJ	4	后台的重量级进程，system/rootdir/init.rc文件中设置
BACKUP_APP_ADJ	3	备份进程 3
PERCEPTIBLE_APP_ADJ	2	可感知进程，比如后台音乐播放 4
VISIBLE_APP_ADJ	1	可见进程(Visible process) 5
FOREGROUND_APP_ADJ	0	前台进程（Foreground process） 6
PERSISTENT_SERVICE_ADJ	-11	关联着系统或persistent进程
PERSISTENT_PROC_ADJ	-12	系统persistent进程，比如telephony
SYSTEM_ADJ	-16	系统进程
NATIVE_ADJ	-17	native进程（不被系统管理）

2.2 进程state级别

  定义在ActivityManager.java文件，process_state划分18类，从-1到16之间取值。

state级别	取值	解释
PROCESS_STATE_CACHED_EMPTY	16	进程处于cached状态，且为空进程
PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY_CLIENT	15	进程处于cached状态，且为另一个cached进程(内含Activity)的client进程
PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY	14	进程处于cached状态，且内含Activity
PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY	13	后台进程，且拥有上一次显示的Activity
PROCESS_STATE_HOME	12	后台进程，且拥有home Activity
PROCESS_STATE_RECEIVER	11	后台进程，且正在运行receiver
PROCESS_STATE_SERVICE	10	后台进程，且正在运行service
PROCESS_STATE_HEAVY_WEIGHT	9	后台进程，但无法执行restore，因此尽量避免kill该进程
PROCESS_STATE_BACKUP	8	后台进程，正在运行backup/restore操作
PROCESS_STATE_IMPORTANT_BACKGROUND	7	对用户很重要的进程，用户不可感知其存在
PROCESS_STATE_IMPORTANT_FOREGROUND	6	对用户很重要的进程，用户可感知其存在
PROCESS_STATE_TOP_SLEEPING	5	与PROCESS_STATE_TOP一样，但此时设备正处于休眠状态
PROCESS_STATE_FOREGROUND_SERVICE	4	拥有给一个前台Service
PROCESS_STATE_BOUND_FOREGROUND_SERVICE	3	拥有给一个前台Service，且由系统绑定
PROCESS_STATE_TOP	2	拥有当前用户可见的top Activity
PROCESS_STATE_PERSISTENT_UI	1	persistent系统进程，并正在执行UI操作
PROCESS_STATE_PERSISTENT	0	persistent系统进程
PROCESS_STATE_NONEXISTENT	-1	不存在的进程

2.3 lmk策略

  Lowmemorykiller根据当前可用内存情况来进行进程释放，总设计了6个级别，即上表中“解释列”加粗的行，即Lowmemorykiller的杀进程的6档，如下：

• CACHED_APP_MAX_ADJ
• CACHED_APP_MIN_ADJ
• BACKUP_APP_ADJ
• PERCEPTIBLE_APP_ADJ
• VISIBLE_APP_ADJ
• FOREGROUND_APP_ADJ

系统内存从很宽裕到不足，Lowmemorykiller也会相应地从CACHED_APP_MAX_ADJ(第1档)开始杀进程，如果内存还不足，那么会杀CACHED_APP_MIN_ADJ(第2档)，不断深入，直到满足内存阈值条件。

2.4 如何查看应用oom_adj值

最直观的方法，通过ps -A找到应用的pid
然后 cat /proc/$pid/oom_score_adj 即可

3. 注意

  过多的调整OOM adjusted score 会导致OOM Killer选中进程的过程变得随机，而且没有足够的内存被释放掉。解决内存不足的最好办法还是增加可用内存（例如更好的硬件）或者将某些进程移到别的地方去，又或者优化代码以减少内存消耗。