GitHub标星1w的安卓架构师必备技能,真香
自己项目中一直都是用的开源的xUtils框架,包括BitmapUtils、DbUtils、ViewUtils和HttpUtils四大模块,这四大模块都是项目中比较常用的。最近决定研究一下xUtils的源码,用了这么久总得知道它的实现原理吧。我是先从先从BitmapUtils模块开始的。BitmapUtils和大多数图片加载框架一样,都是基于内存-文件-网络三级缓存。也就是加载图片的时候首先从内存缓存中取,如果没有再从文件缓存中取,如果文件缓存没有取到,就从网络下载图片并且加入内存和文件缓存。
这篇帖子先分析内存缓存是如何实现的。好吧开始进入正题。
1、网络
网络协议模型
应用层:负责处理特定的应用程序细节
HTTP、FTP、DNS
传输层:为两台主机提供端到端的基础通信
TCP、UDP
网络层:控制分组传输、路由选择等
IP
链路层:操作系统设备驱动程序、网卡相关接口
TCP 和 UDP 区别
TCP 连接;可靠;有序;面向字节流;速度慢;较重量;全双工;适用于文件传输、浏览器等
- 全双工:A 给 B 发消息的同时,B 也能给 A 发
- 半双工:A 给 B 发消息的同时,B 不能给 A 发
UDP 无连接;不可靠;无序;面向报文;速度快;轻量;适用于即时通讯、视频通话等
TCP 三次握手
A:你能听到吗?
B:我能听到,你能听到吗?
A:我能听到,开始吧
A 和 B 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
TCP 四次挥手
A:我说完了
B:我知道了,等一下,我可能还没说完
B:我也说完了
A:我知道了,结束吧
B 收到 A 结束的消息后 B 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 A :我说完了。
POST 和 GET 区别
Get 参数放在 url 中;Post 参数放在 request Body 中
Get 可能不安全,因为参数放在 url 中
HTTPS
HTTP 是超文本传输协议,明文传输;HTTPS 使用 SSL 协议对 HTTP 传输数据进行了加密
HTTP 默认 80 端口;HTTPS 默认 443 端口
优点:安全
缺点:费时、SSL 证书收费,加密能力还是有限的,但是比 HTTP 强多了
2、Java 基础&容器&同步&设计模式
StringBuilder、StringBuffer、+、String.concat 链接字符串:
- 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 < +
Java 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
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
HashMap
- 基于数组和链表实现,数组是 HashMap 的主体;链表是为解决哈希冲突而存在的
- 当发生哈希冲突且链表 size 大于阈值时会扩容,JAVA 8 会将链表转为红黑树提高性能
允许 key/value 为 null
HashTable
- 数据结构和 HashMap 一样
- 不允许 value 为 null
- 线程安全
ArrayMap、SparseArray
ArrayMap
1.基于两个数组实现,一个存放 hash;一个存放键值对。扩容的时候只需要数组拷贝,不需要重建哈希表
2.内存利用率高
3.不适合存大量数据,因为会对 key 进行二分法查找(1000以下)
SparseArray
1.基于两个数组实现,int 做 key
2.内存利用率高
3.不适合存大量数据,因为会对 key 进行二分法查找(1000以下)
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;后者还能保证原子性
- 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 volatile?
1.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
2.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
3.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
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
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
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
3、Java 虚拟机&内存结构&GC&类加载&四种引用&动态代理
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
缺点:循环引用
2.可达性分析法
定义:从 GC ROOT 开始搜索,不可达的对象都是可以被回收的
GC ROOT
1.虚拟机栈/本地方法栈中引用的对象
2.方法区中常量/静态变量引用的对象
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
分类:
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
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
4、Android 基础&性能优化&Framwork
Activity 启动模式
standard 标准模式
singleTop 栈顶复用模式,
推送点击消息界面
singleTask 栈内复用模式,
首页
singleInstance 单例模式,单独位于一个任务栈中
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
DecorView (FrameLayout)
LinearLayout
titlebar
Content
调用 setContentView 设置的 View
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
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 onIntercet 方法的调用
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
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:
- 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
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