Android FrameWork面试点集合

1. 怎么跨进程传递大图片

考察点

• 了解各种跨进程传输数据的方式及各自优缺点
• 了解TransactionTooLargeException的触发原因和底层机制
• 了解Bitmap传输底层原理

跨进程传大图有哪些方案

• 给图片保存到固定的地方，传key值(路径)给对方
  • 问题：性能差，把图片写到文件需要耗时，对方读取文件也需要耗时
• 通过IPC的方式转发图片数据
  • 不经过文件系统，但是需要多次拷贝

IPC方式传图

• Binder：性能好，使用方便，但是大小有限制
• Socket、管道：两次拷贝，也有大小限制
• 共享内存：性能不错
• 主要注意点
  • 1.性能，减少拷贝次数
  • 2.内存泄漏，资源及时关闭

TransactionTooLargeException

• 发出去的或者返回的数据量太大
• Binder缓存用于该进程所有正在进行中的Binder事务
  • 进程弃用binder机制会映射一块内存，大小是1M
  • 跨进程通信申请的缓冲区大小是不能超过1M的
  • 所有binder事务共享这1M内存空间，应该尽量避免同时跑多个事务，尤其是数据量很大的事务
• 大数据量打碎分批发，或按需发（官方建议）

总结 跨进程传递大图片的方式

• 图片写到文件，路径传到另一个进程，再读出来
• intent传图，但是容易抛异常，原因是什么
• binder调用传图，底层ashmem机制
  • 图115
    

    115.png

2. ThreadLocal原理

考察点

• ThreadLocal的适用于什么场景？
• ThreadLocal的使用方式是怎样的？
• ThreadLocal的实现原理是怎样的？

ThreadLocal在FrameWork中的使用

• Looper
  • 图116
    

    116.png
• Choreorgapher
  • 图117
    

    117.png

原理

118.png

• 每一个线程都有一张表，其实就是一个数组，key和value都存储在数组中
• key存储在weakReference中，value对应对象如Looper、Choreorgapher等
• 一个应用里可以定义多个ThreadLocal,ThreadLocal都有自己的哈希值，哈希值根据hashCounter计算
• 算出hash值之后，对表的size取余数，就能算出key:value在表中的index值
• 如果发生了hash冲突，就会从当前index开始向下遍历数组，放在空闲的位置上
• 代码如下：
  • 图119
    

    119.png

总结

• 同一个ThreadLocal对象，在不同线程get返回不同value
• Thread对象里有张表，保存ThreadLocal到value的映射关系
• 这张表是怎么实现的？（见上面的原理分析）
• 是如何解决hash冲突的？（见上面的原理分析）

3. 说说Looper的副业(待完善)

• Looper里可以监听其它描述符
• 创建管道，跨进程传数据，用looper监听描述符事件

4. 怎么检查线程有耗时任务

两种情况

• 正常的，轻微阻塞
• 不正常的，严重阻塞

检测机制

• WatchDog：
  • Framework自带，检查system_server中系统服务是否正常
  • 用于检查死锁或者线程异常
• BlockCanary
  • 开源框架，用于检查线程是否有耗时任务

WatchDog WatchDog的作用上面说过：一是检查是否发生了死锁，二是检查线程是否被任务blocked

120.png

• WatchDog是一个线程
• 看下WatchDog的关键变量：
  • mHandlerCheckers是核心列表，添加了多个HandlerChecker
  • 每一个Checker都对应了一个线程，比如主线程、前台线程、IO线程等，这几个线程都是system_server中非常重要的工作线程
  • 每一个HandlerChecker下都有一个Monitor列表
  • addMonitor实质上是向mMonitorChecker加了一个BinderThreadMonitor，用于检测binder线程是否正常
• 图121
  

  121.png

看下下图

• 第一个MonitorChecker用户检查系统服务是否发生了死锁，在单独的线程中检查，
  • 原理就是在另外的线程中去尝试拿到锁，拿到了就正常返回
  • 如果一直拿不到，就可能是产生了死锁问题
  • 如图AMS中代码细节
    • 图122
      

      122.png
• 同时服务还会把自己的工作线程new一个HandlerChecker，也注册到watchDog，每一个handlerChecker都会对应一个线程，在线程中派发handlerChecker

BlockCanary 原理就是通过messageLogging在消息分发前后的时间戳打印，利用时间戳的差算出消息执行耗时

123.png

5. 怎么同步处理消息

「同步处理消息」：我们发了一个消息到另外一个线程去处理，并没有直接返回，而是挂在那里等待消息处理完毕，有些时候还需要拿到消息处理结果，这就是同步处理消息

适用场景如图124

124.png

应用要访问另一个进程的服务，请求会调到服务进程的binder线程池中，binder线程切换到工作线程处理请求，工作线程工作的时候binder线程会一直等待，应用端也会一直等着，等到处理完成后返回结果给给应用

6. 你去了解framework是为了解决一个什么样的问题，怎么解决的？

考察点

• 你有没有解决复杂问题的经验
• 你有没有深入研究底层原理的习惯
• 你的知识体系是否有一定深度

7. 应用组件相关题目

• 为什么Activity在onResume之后才会显示出来
  • ActivityThread handleResumeActivity时WindowManager才会addView并makeVisible
• bindService的时候Rebind总是调不到，研究原理
  • TODO
• 广播onReceive的context可否启动Activity, 显示Dialog?
  • TODO
• 发现provider的onCreate比Application还早,研究一下
  • Application 构造方法 –> Application.attachBaseContext –> ContentProvider.onCreate –> Application.onCreate –> Activity.onCreate
  • 看下 ActivityThread.java 的 handleBindApplication方法：
  • 图130
    

    130.png

8. 消息通信相关题目

• intent带的数据量大了会异常，研究原因
  • binder机制 1m限制
• 需要跨进程传大图，研究Bitmap传输原理，Ashmem机制
• 想知道Handler消息延时的精度怎么样，去了解原理
  • 延迟处理不是延迟发送，精度不太准确
• 为什么有时候IdleHandler调不到，去了解原理
  • 主线程繁忙，一直在处理消息
  • 比如：
    • 在View的onDraw方法里面无限制的直接或者间接调用View的invalidate方法。
    • 做一个无限轮询的View动画。

9.性能优化相关题目

• ANR了，看主线程是否有耗时任务
• 卡顿掉帧，了解屏幕刷新机制，研究Choregrapher
• 启动速度优化，了解应用启动原理
• 内存优化，清理不必要的资源

10. Android FrameWork用到了哪些设计模式？请举例说明

单例模式

• Framework中：SingleTon类，应用IAM
  • 图126
    

    126.png
• 线程内:
• 线程间/进程内：Choreographer，ThreadLocal线程私有，不同线程获取不同的实例，同一线程获取同一实例
  • 图125
    

    125.png
• 进程间：
  • 进程间的内存是相互隔离的，如何保证在进程间的单例呢，这个时候就需要一个中间人，所谓的中间人，就是他可以和所有进程进行通信，由其确保这个对象是单例的
  • 下面的例子中，单例是ServiceManager，中间人是binder驱动
  • 对所有的进程来说，ServiceManager对应的binder句柄都是一个即0，这样binder驱动在转发请求的时候都会送往同一个目标，即ServiceManager所在的进程，这样就能保证ServiceManager是跨进程单例的
  • 图127
    

    127.png

观察者模式

• 分为进程内和跨进程两种
• 应用：
  • 广播(同时支持进程内和进程间)
  • 推送（基于网络）
• 应用层
  • Rxjava
  • RecyclerView：Adapter的notifyChanged、notifyItemChanged等

代理模式

• 静态代理
  • ActivityManagerProxy
    • IActivityManager的接口调用都会转交给mRemote
    • 128
      

      128.png
• 动态代理

11.Framework中有什么你觉得设计很巧妙的地方，请举例说明

1. Binder调用，模糊进程边界，让IPC调用像在一个进程中一样简单，使开发者不必过分关注跨进程通信的事，将重点放在业务上
   • 请求的转发：请求由应用端发起，通过binder驱动转发给目标进程去处理，目标进程处理完毕之后，会把返回结果通过binder驱动传回Client端
   • binder对象的传递：包含实体对象和引用对象，这两种实体在经过binder驱动层的时候会自动转换，比如binder实体对象跨进程之后就变成了代理对象，代理对象回到实体对象所在的进程之后又会还原为实体对象；不论实体对象还是代理对象，应用层拿到的都是统一的接口对象，方便调用
2. Bitmap大图传输，高性能
   • 传递匿名共享内存的句柄，到了目标进程之后映射内存，这样目标进程就能获取bitmap的像素数据
3. Zygote预加载资源创建应用进程，共享资源，这样应用进程就不必重复加载资源
   • init进程启动后，会启动一些系统服务和Zygote进程zygote预加载资源（系统主题资源，常用的类等 ）并启动system_server，并开启循环等待socket请求，孵化应用进程
   • 图129
     

     129.png
4. Intent解耦，模糊进程边界，把调用者和组件之间进行解耦
   • 应用只需要表达自己的意图，由AMS选择处理意图的组件
   • 调用者和组件之间可能是同一进程的，也可能不是同一进程的
   • 比如广播，发广播的时候带intent，由AMS解析intent，匹配接收的receiver，receiver可能是同一进程的，也可能是不同进程的，只要用intent表达意图就可以了

1. Android设备开机之后发生了什么

image.png

• 1.Bootloader引导开机
  • 长按开机键后，主板通电，引导芯片开始执行预设代码，加载引导程序到内存中，主要做内存检查和硬件初始化工作
• 2.Linux kernel
  • 加载硬件驱动 如硬件驱动/显示驱动/输入驱动/媒体驱动
  • 硬件抽象层解决并适配不同驱动标准，为上层应用提供统一的api
• 3.C++ framework
  • 创建linux中的第一个用户进程，init（pid=1）
  • 孵化adbd进程（断点调试）和logd进程（日志打印）
  • 孵化第一个java进程->zygote进程(连接java世界和native c++世界)
• 4.Android framework
  • zygote进程
    • ZygoteInit.java会启动systemserver系统服务进程
    • 所有app进程都由zygote进程孵化而来
    • app进程创建完成之后，都会由ZygoteInit反射调用ActivityThread.java（main函数），使得app得以启动
  • ZygoteInit.java是由C++代码通过类加载机制加载的，最终调用到了ZygoteInit.java的实例方法
  • ZygoteInit.java中main方法会启动SystemServer系统服务进程
    • SystemServer进程创建之后会执行入口类SystemServer.java,创建ActivityManagerService/WindowManagerService/PowerManagerService/InputManagerService
• 5.Apps
  • 所有的系统服务都创建成功之后，会执行Launcher启动流程

2. ZygoteInit.java做了那些事情

• 预加载资源
• 启动SystemServer进程，三类，当所有系统服务都启动完成之后，会通知AMS调用systemReady启动Launcher应用
  • 引导服务 17个
    • AMS 四大组建调度服务（安卓10之后Activity调度交给ATMS）
    • Activity Task Manager Service 安卓10之后Activity调度服务
    • PKMS 安装，卸载，扫描管理等
    • PowerManagerService 电源管理服务
    • Dex字节码优化服务等
  • 启动核心服务 9个
    • BatteryService 电池状态管理
    • WebviewUpdateService Webview升级服务
    • GpuService Gpu驱动加载服务
  • 启动其他服务 90+
    • AlarmManagerService 时钟服务
    • NetworkStatsService 网络状态服务
    • WindowManagerService 窗口管理服务
    • AudioService 音频服务
• 创建Socket服务
• 进入阻塞状态，等待连接，用以来处理来自AMS申请进程创建的请求

3. Launcher相关

• 如何定制一款Launcher
  • 启动Activity添加category.HOME和category.DEFAULT
• 系统如何识别已安装应用那个是Launher应用
  • Intent.category_home属性

4. ActivityThread

ActivityThread.png

• main方法
  • ①初始化主线程looper ③主线程开始轮训
  • ②attach()向AMS注册自己，以便AMS调度自己
    • attachApplication：应用进程向AMS注册本地应用进程，方便AMS调度四大组件及生命周期，从此应用与Framework建立关联，有了生命力
    • bindApplication：ActivityThread反射创建Application对象，调用onCreate函数
    • 通过AMS(ATMS)再次启动Activity，进程创建时未启动的那个Activity会恢复继续创建
      • 在ActivityThread中以反射形式创建Activity实例对象，接着会调度Activity的核心方法` activity.attach() activity.onCreate()

5. View树相关

• 如何在Activity的onCreate和onResume获取view宽高？
  • 由于setContentView之后view的测绘工作还没有开始，正确获取view宽高的方式是使用view.post或者view.viewTreeObserver.addOnGlobalLayoutListener监听器获取
• viewTree绘制流程是从哪里开始的？
  • 在Activity的onCreate、onStart、onResume都没有view绘制相关的代码，说明view绘制在onResume之后
  • 查看ActivityThread源码可以发现，handleResumeActivity()函数调用performResumeActivity之后会调用WindowManager.addView(...)函数,windowManager的具体实现在WindowManagerGlobal中，这里创建了ViewRootImpl，ViewRootImpl关联了decorView，然后便开始了测量、布局、绘制的流程
• ViewRootImpl
  • 特点
    • WindowSession将Window添加到WindowManagerService
    • 页面View树的顶层节点，关联Window和View
    • Choreographer接收Vsync同步信号触发View的三大流程
    • WindowInputEventReceiver接收屏幕输入事件，分发手势
    • 接收Vsync同步信号，触发View的动画重绘
  • viewRootImpl中对UI测量布局绘制的消息是一条异步消息
  • 页面上所有view的测量Measure工作都由ViewRootImpl的performMeasure()来实现，同理layout->performLayout()和draw->performDraw()
• 小结：View三大流程
  • ①ActivityThread的handleResumeActivity()函数调用了WindowManagerGlobal的addView函数
  • ②在WindowManagerGlobal的addView函数中，实例化了ViewRootImpl，并且将传入的decorView绑定
  • ③在ViewRootImpl的setView函数中，调用了requestLayout，requesetLayout会先对线程进行检查（checkThread）,检查通过之后，就会通过Cherographer注册一个垂直同步信号监听，屏幕上每一帧刷新都会执行PerformTraversals函数，PerformTraversals函数中会调用performMeasure、performLayout、performDraw，进而调用到了viewGroup中，viewGroup会遍历所有子view，调用子view的measure、layout、draw函数

6. Activity之手势分发

手势分发.png

• 手势的接收在ViewRootImpl内部类WindowInputEventReceiver中接收的
• doProcessInputEvents分发了手势（输入）事件，从队列头部开始派发
• 事件的分发采用了责任链设计模式，依次为ViewpostImeInputStage->NativePostImeInputStage->EarlyPostImeInputStage->ImeInputStage->ViewPreImeInputStage->NativePreImeInputStage
  • 点击事件在ViewpostImeInputStage的onProcess中处理
• 小结：如上图
  • 在ViewRootImpl中，使用WindowInputEventReceiver接收手势事件，向系统注册了一个输入事件的监听，一旦有输入事件就会派发给Receiver，在一个输入事件被派发给应用之前，会经过几个阶段的预处理
  • 对于一个屏幕点击事件而言，最终会调用ViewRootImpl的processPointerEvents方法，进而调用decorView的dispatchTouchEvent方法，这个方法又通过window.callback接口转发到Activity中
    • 为什么不转发到viewGroup中呢，这样做是为了使开发者能够在Activity中监听或者自定义手势的拦截，多了一次机会
  • 在Activity的dispatchTouchEvent中，又把手势分发给了phoneWindow，在phonewindow中兜兜转转又把手势转给了DecorView，最后就到达了view或者view

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