Android 系统（248）---解读Android进程优先级ADJ算法

本文基于原生Android P源码来解读进程优先级原理，基于篇幅考虑会精炼部分代码

一、概述

1.1 进程

Android框架对进程创建与管理进行了封装，对于APP开发者只需知道Android四大组件的使用。当Activity, Service, ContentProvider, BroadcastReceiver任一组件启动时，当其所承载的进程存在则直接使用，不存在则由框架代码自动调用startProcessLocked创建进程。一个APP可以拥有多个进程，多个APP也可以运行在同一个进程，通过配置Android:process属性来决定。所以说对APP来说进程几乎是透明的，但了解进程对于深刻理解Android系统是至关关键的。

1.2 优先级

Android系统的设计理念正是希望应用进程能尽量长时间地存活，以提升用户体验。应用首次打开比较慢，这个过程有进程创建以及Application等信息的初始化，所以应用在启动之后，即便退到后台并非立刻杀死，而是存活一段时间，这样下次再使用则会非常快。对于APP同样希望自身尽可能存活更长的时间，甚至探索各种保活黑科技。物极必反，系统处于低内存的状态下，手机性能会有所下降；系统继续放任所有进程一直存活，系统内存很快就会枯竭而亡，那么需要合理地进程回收机制。

到底该回收哪个进程呢？系统根据进程的组件状态来决定每个进程的优先级值ADJ，系统根据一定策略先杀优先级最低的进程，然后逐步杀优先级更低的进程，依此类推，以回收预期的可用系统资源，从而保证系统正常运转。

谈到优先级，可能有些人会想到Linux进程本身有nice值，这个能决定CPU资源调度的优先级；而本文介绍Android系统中的ADJ，主要决定在什么场景下什么类型的进程可能会被杀，影响的是进程存活时间。ADJ与nice值两者定位不同，不过也有一定的联系，优先级很高的进程，往往也是用户不希望被杀的进程，是具有有一定正相关性。

1.3 ADJ级别

ADJ级别	取值	含义
NATIVE_ADJ	-1000	native进程
SYSTEM_ADJ	-900	仅指system_server进程
PERSISTENT_PROC_ADJ	-800	系统persistent进程
PERSISTENT_SERVICE_ADJ	-700	关联着系统或persistent进程
`FOREGROUND_APP_ADJ`	0	前台进程
`VISIBLE_APP_ADJ`	100	可见进程
`PERCEPTIBLE_APP_ADJ`	200	可感知进程，比如后台音乐播放
BACKUP_APP_ADJ	300	备份进程
HEAVY_WEIGHT_APP_ADJ	400	重量级进程
`SERVICE_ADJ`	500	服务进程
HOME_APP_ADJ	600	Home进程
PREVIOUS_APP_ADJ	700	上一个进程
`SERVICE_B_ADJ`	800	B List中的Service
`CACHED_APP_MIN_ADJ`	900	不可见进程的adj最小值
CACHED_APP_MAX_ADJ	906	不可见进程的adj最大值

从Android 7.0开始，ADJ采用100、200、300；在这之前的版本ADJ采用数字1、2、3，这样的调整可以更进一步地细化进程的优先级，比如在VISIBLE_APP_ADJ(100)与PERCEPTIBLE_APP_ADJ(200)之间，可以有ADJ=101、102级别的进程。

省去lmk对oom_score_adj的计算过程，Android 7.0之前的版本，oom_score_adj= oom_adj * 1000/17；而Android 7.0开始，oom_score_adj= oom_adj，不用再经过一次转换。

1.4 LMK

为了防止剩余内存过低，Android在内核空间有lowmemorykiller(简称LMK)，LMK是通过注册shrinker来触发低内存回收的，这个机制并不太优雅，可能会拖慢Shrinkers内存扫描速度，已从内核4.12中移除，后续会采用用户空间的LMKD + memory cgroups机制，这里先不展开LMK讲解。

进程刚启动时ADJ等于INVALID_ADJ，当执行完attachApplication()，该该进程的curAdj和setAdj不相等，则会触发执行setOomAdj()将该进程的节点/proc/pid/oom_score_adj写入oomadj值。下图参数为Android原生阈值，当系统剩余空闲内存低于某阈值(比如147MB)，则从ADJ大于或等于相应阈值(比如900)的进程中，选择ADJ值最大的进程，如果存在多个ADJ相同的进程，则选择内存最大的进程。如下是64位机器，LMK默认阈值图：

在updateOomLevels()过程，会根据手机屏幕尺寸或内存大小来调整scale，默认大多数手机内存都大于700MB，则scale等于1。对于64位手机，阈值会更大些，具体如下。

private void updateOomLevels(int displayWidth, int displayHeight, boolean write) {...for (int i=0; i<mOomAdj.length; i++) {int low = mOomMinFreeLow[i];int high = mOomMinFreeHigh[i];if (is64bit) {if (i == 4) high = (high*3)/2;else if (i == 5) high = (high*7)/4;}mOomMinFree[i] = (int)(low + ((high-low)*scale));}
}

二、解读ADJ

接下来，解读每个ADJ值都对应着怎样条件的进程，包括正在运行的组件以及这些组件的状态几何。这里重点介绍上图标红的ADJ级别所对应的进程。

Android系统中计算各进程ADJ算法的核心方法:

updateOomAdjLocked：更新adj，当目标进程为空或者被杀则返回false；否则返回true;
computeOomAdjLocked：计算adj，返回计算后RawAdj值;
applyOomAdjLocked：应用adj，当需要杀掉目标进程则返回false；否则返回true。

当Android四大组件状态改变时会updateOomAdjLocked()来同步更新相应进程的ADJ优先级。这里需要说明一下，当同一个进程有多个决定其优先级的组件状态时，取优先级最高的ADJ作为最终的ADJ。另外，进程会通过设置maxAdj来限定ADJ的上限。

关于分析进程ADJ相关信息，常用命令如下：

dumpsys meminfo，
dumpsys activity o
dumpsys activity p

2.0 ADJ<0的进程

NATIVE_ADJ(-1000)：是由init进程fork出来的Native进程，并不受system管控；
SYSTEM_ADJ(-900)：是指system_server进程；
PERSISTENT_PROC_ADJ(-800): 是指在AndroidManifest.xml中申明android:persistent=”true”的系统(即带有FLAG_SYSTEM标记)进程，persistent进程一般情况并不会被杀，即便被杀或者发生Crash系统会立即重新拉起该进程。
PERSISTENT_SERVICE_ADJ(-700)：是由startIsolatedProcess()方式启动的进程，或者是由system_server或者persistent进程所绑定(并且带有BIND_ABOVE_CLIENT或者BIND_IMPORTANT)的服务进程

再来说一下其他优先级：

BACKUP_APP_ADJ(300)：执行bindBackupAgent()过程的进程
HEAVY_WEIGHT_APP_ADJ(400): realStartActivityLocked()过程，当应用的privateFlags标识PRIVATE_FLAG_CANT_SAVE_STATE的进程；
HOME_APP_ADJ(600)：当类型为ACTIVITY_TYPE_HOME的应用，比如桌面APP
PREVIOUS_APP_ADJ(700)：用户上一个使用的APP进程

SYSTEM_ADJ(-900)

SYSTEM_ADJ: 仅指system_server进程。在执行SystemServer的startBootstrapServices()过程会调用AMS.setSystemProcess()，将system_server进程的maxAdj设置成SYSTEM_ADJ，源码如下：

public void setSystemProcess() {...ApplicationInfo info = mContext.getPackageManager().getApplicationInfo("android", STOCK_PM_FLAGS | MATCH_SYSTEM_ONLY);mSystemThread.installSystemApplicationInfo(info, getClass().getClassLoader());synchronized (this) {ProcessRecord app = newProcessRecordLocked(info, info.processName, false, 0);app.persistent = true;app.pid = MY_PID;app.maxAdj = ProcessList.SYSTEM_ADJ;app.makeActive(mSystemThread.getApplicationThread(), mProcessStats);synchronized (mPidsSelfLocked) {mPidsSelfLocked.put(app.pid, app);}updateLruProcessLocked(app, false, null);updateOomAdjLocked();}...
}

但system_server的ADJ并非等于-900，而是-800？是由于startPersistentApps()过程直接把其adj重新被设置为-800，这算是一个小BUG，但其实目前来说对于ADJ<0的进程，LMK不会杀，两者没有什么区别。

PERSISTENT_PROC_ADJ(-800)

PERSISTENT_PROC_ADJ：在AndroidManifest.xml中申明android:persistent=”true”的系统(即带有FLAG_SYSTEM标记)进程，称之为persistent进程。对于persistent进程常规情况都不会被杀，一旦被杀或者发生Crash，进程会立即重启。

AMS.addAppLocked(）或AMS.newProcessRecordLocked()过程会赋值：

场景1： newProcessRecordLocked

final ProcessRecord newProcessRecordLocked(ApplicationInfo info, String customProcess, boolean isolated, int isolatedUid) {String proc = customProcess != null ? customProcess : info.processName;final int userId = UserHandle.getUserId(info.uid);int uid = info.uid;...final ProcessRecord r = new ProcessRecord(stats, info, proc, uid);if (!mBooted && !mBooting&& userId == UserHandle.USER_SYSTEM&& (info.flags & PERSISTENT_MASK) == PERSISTENT_MASK) {r.persistent = true;r.maxAdj = ProcessList.PERSISTENT_PROC_ADJ;}if (isolated && isolatedUid != 0) {r.maxAdj = ProcessList.PERSISTENT_SERVICE_ADJ;}return r;
}

在每一次进程启动的时候都会判断该进程是否persistent进程，如果是则会设置maxAdj=PERSISTENT_PROC_ADJ。 system_server进程应该也是persistent进程？

场景2：addAppLocked

final ProcessRecord addAppLocked(ApplicationInfo info, String customProcess, boolean isolated, String abiOverride) {ProcessRecord app;if (!isolated) {app = getProcessRecordLocked(customProcess != null ? customProcess : info.processName,info.uid, true);} else {app = null;}if (app == null) {app = newProcessRecordLocked(info, customProcess, isolated, 0);updateLruProcessLocked(app, false, null);updateOomAdjLocked();}...if ((info.flags & PERSISTENT_MASK) == PERSISTENT_MASK) {app.persistent = true;app.maxAdj = ProcessList.PERSISTENT_PROC_ADJ;}if (app.thread == null && mPersistentStartingProcesses.indexOf(app) < 0) {mPersistentStartingProcesses.add(app);startProcessLocked(app, "added application",customProcess != null ? customProcess : app.processName, abiOverride);}return app;
}

开机过程会先启动persistent进程，并赋予maxAdj为PERSISTENT_PROC_ADJ，调用链：

startOtherServices()AMS.systemReadyAMS.startPersistentAppsAMS.addAppLocked

PERSISTENT_SERVICE_ADJ(-700)

PERSISTENT_SERVICE_ADJ: startIsolatedProcess()方式启动的进程，或者是由system_server或者persistent进程所绑定的服务进程。

场景1：newProcessRecordLocked

final ProcessRecord newProcessRecordLocked(ApplicationInfo info, String customProcess, boolean isolated, int isolatedUid) {String proc = customProcess != null ? customProcess : info.processName;final int userId = UserHandle.getUserId(info.uid);int uid = info.uid;...final ProcessRecord r = new ProcessRecord(stats, info, proc, uid);if (!mBooted && !mBooting&& userId == UserHandle.USER_SYSTEM&& (info.flags & PERSISTENT_MASK) == PERSISTENT_MASK) {r.persistent = true;r.maxAdj = ProcessList.PERSISTENT_PROC_ADJ;}if (isolated && isolatedUid != 0) { //startIsolatedProcessr.maxAdj = ProcessList.PERSISTENT_SERVICE_ADJ;}return r;
}

调用链：

startOtherServicesWebViewUpdateService.prepareWebViewInSystemServerWebViewUpdateServiceImpl.prepareWebViewInSystemServerWebViewUpdater.prepareWebViewInSystemServerWebViewUpdater.onWebViewProviderChangedSystemImpl.onWebViewProviderChangedWebViewFactory.onWebViewProviderChangedWebViewLibraryLoader.prepareNativeLibrariesWebViewLibraryLoader.createRelrosWebViewLibraryLoader.createRelroFileAMS.startIsolatedProcess

BACKUP_APP_ADJ(300)

if (mBackupTarget != null && app == mBackupTarget.app) {if (adj > ProcessList.BACKUP_APP_ADJ) {adj = ProcessList.BACKUP_APP_ADJ;if (procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_TRANSIENT_BACKGROUND) {procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_TRANSIENT_BACKGROUND;}app.adjType = "backup";app.cached = false;}if (procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_BACKUP) {procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_BACKUP;app.adjType = "backup";}
}

执行bindBackupAgent()过程，设置mBackupTarget值；
执行clearPendingBackup()或unbindBackupAgent()过程，置空mBackupTarget值；

HEAVY_WEIGHT_APP_ADJ(400)

realStartActivityLocked()过程，当应用的privateFlags标识PRIVATE_FLAG_CANT_SAVE_STATE，设置mHeavyWeightProcess值；
finishHeavyWeightApp(), 置空mHeavyWeightProcess值；

HOME_APP_ADJ(600)

当类型为ACTIVITY_TYPE_HOME的应用启动后会设置mHomeProcess，比如桌面APP。

PREVIOUS_APP_ADJ(700)

场景1：用户上一个使用的包含UI的进程，为了给用户在两个APP之间更好的切换体验，将上一个进程ADJ设置到PREVIOUS_APP_ADJ的档次。当activityStoppedLocked()过程会更新上一个应用。

if (app == mPreviousProcess && app.activities.size() > 0) {if (adj > ProcessList.PREVIOUS_APP_ADJ) {adj = ProcessList.PREVIOUS_APP_ADJ;schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_BACKGROUND;app.cached = false;app.adjType = "previous";}if (procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY) {procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY;app.adjType = "previous";}
}

场景2： 当provider进程，上一次使用时间不超过20S的情况下，优先级不低于PREVIOUS_APP_ADJ。provider进程这个是Android 7.0以后新增的逻辑，这样做的好处是在内存比较低的情况下避免拥有provider的进程出现颠簸，也就是启动后杀，然后又被拉。

if (app.lastProviderTime > 0 &&(app.lastProviderTime+mConstants.CONTENT_PROVIDER_RETAIN_TIME) > now) {if (adj > ProcessList.PREVIOUS_APP_ADJ) {adj = ProcessList.PREVIOUS_APP_ADJ;schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_BACKGROUND;app.cached = false;app.adjType = "recent-provider";}if (procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY) {procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY;app.adjType = "recent-provider";}
}

2.1 FOREGROUND_APP_ADJ(0)

场景1：满足以下任一条件的进程都属于FOREGROUND_APP_ADJ(0)优先级：

正处于resumed状态的Activity
正执行一个生命周期回调的Service（比如执行onCreate,onStartCommand,onDestroy等）
正执行onReceive()的BroadcastReceiver
通过startInstrumentation()启动的进程

源码如下：

if (PROCESS_STATE_CUR_TOP == ActivityManager.PROCESS_STATE_TOP && app == TOP_APP) {adj = ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ;schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_TOP_APP;app.adjType = "top-activity";foregroundActivities = true;procState = PROCESS_STATE_CUR_TOP;
} else if (app.instr != null) {adj = ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ;schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_DEFAULT;app.adjType = "instrumentation";procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_FOREGROUND_SERVICE;
} else if (isReceivingBroadcastLocked(app, mTmpBroadcastQueue)) {adj = ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ;schedGroup = (mTmpBroadcastQueue.contains(mFgBroadcastQueue))? ProcessList.SCHED_GROUP_DEFAULT : ProcessList.SCHED_GROUP_BACKGROUND;app.adjType = "broadcast";procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_RECEIVER;
} else if (app.executingServices.size() > 0) {adj = ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ;schedGroup = app.execServicesFg ?ProcessList.SCHED_GROUP_DEFAULT : ProcessList.SCHED_GROUP_BACKGROUND;app.adjType = "exec-service";procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_SERVICE;
} else if (app == TOP_APP) {adj = ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ;schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_BACKGROUND;app.adjType = "top-sleeping";foregroundActivities = true;procState = PROCESS_STATE_CUR_TOP;
} else {schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_BACKGROUND;adj = cachedAdj;procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_EMPTY;app.cached = true;app.empty = true;app.adjType = "cch-empty";
}

场景2： 当客户端进程activity里面调用bindService()方法时flags带有BIND_ADJUST_WITH_ACTIVITY参数，并且该activity处于可见状态，则当前服务进程也属于前台进程，源码如下：

for (int is = app.services.size()-1; is >= 0; is--) {ServiceRecord s = app.services.valueAt(is);for (int conni = s.connections.size()-1; conni >= 0; conni--) {ArrayList<ConnectionRecord> clist = s.connections.valueAt(conni);for (int i = 0; i < clist.size(); i++) {ConnectionRecord cr = clist.get(i);if ((cr.flags&Context.BIND_WAIVE_PRIORITY) == 0) {...}final ActivityRecord a = cr.activity;if ((cr.flags&Context.BIND_ADJUST_WITH_ACTIVITY) != 0) {if (a != null && adj > ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ &&(a.visible || a.state == ActivityState.RESUMED ||a.state == ActivityState.PAUSING)) {adj = ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ;if ((cr.flags&Context.BIND_NOT_FOREGROUND) == 0) {if ((cr.flags&Context.BIND_IMPORTANT) != 0) {schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_TOP_APP_BOUND;} else {schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_DEFAULT;}}app.cached = false;app.adjType = "service";app.adjTypeCode = ActivityManager.RunningAppProcessInfo.REASON_SERVICE_IN_USE;app.adjSource = a;app.adjSourceProcState = procState;app.adjTarget = s.name;}}}}
}

provider客户端

场景3： 对于provider进程，还有以下两个条件能成为前台进程：

当Provider的客户端进程ADJ<=FOREGROUND_APP_ADJ时，则Provider进程ADJ等于FOREGROUND_APP_ADJ
当Provider有外部(非框架)进程依赖，也就是调用了getContentProviderExternal()方法，则ADJ至少等于FOREGROUND_APP_ADJ

for (int provi = app.pubProviders.size()-1; provi >= 0; provi--) {ContentProviderRecord cpr = app.pubProviders.valueAt(provi);//根据client来调整provider进程的adj和procStatefor (int i = cpr.connections.size()-1; i >= 0; i--) {ContentProviderConnection conn = cpr.connections.get(i);ProcessRecord client = conn.client;int clientAdj = computeOomAdjLocked(client, cachedAdj, TOP_APP, doingAll, now);if (adj > clientAdj) {if (app.hasShownUi && app != mHomeProcess&& clientAdj > ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ) {...} else {adj = clientAdj > ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ? clientAdj : ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ;adjType = "provider";}app.cached &= client.cached;}...}//根据provider外部依赖情况来调整adj和schedGroupif (cpr.hasExternalProcessHandles()) {if (adj > ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ) {adj = ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ;schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_DEFAULT;app.cached = false;app.adjType = "ext-provider";app.adjTarget = cpr.name;}}
}

2.2 VISIBLE_APP_ADJ(100)

可见进程：当ActivityRecord的visible=true，也就是Activity可见的进程。

if (!foregroundActivities && activitiesSize > 0) {int minLayer = ProcessList.VISIBLE_APP_LAYER_MAX;for (int j = 0; j < activitiesSize; j++) {final ActivityRecord r = app.activities.get(j);if (r.visible) {if (adj > ProcessList.VISIBLE_APP_ADJ) {adj = ProcessList.VISIBLE_APP_ADJ;app.adjType = "vis-activity";}if (procState > PROCESS_STATE_CUR_TOP) {procState = PROCESS_STATE_CUR_TOP;app.adjType = "vis-activity";}schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_DEFAULT;app.cached = false;app.empty = false;foregroundActivities = true;final TaskRecord task = r.getTask();if (task != null && minLayer > 0) {final int layer = task.mLayerRank;if (layer >= 0 && minLayer > layer) {minLayer = layer;}}break;}...}if (adj == ProcessList.VISIBLE_APP_ADJ) {adj += minLayer;}
}

从Android P开始，进一步细化ADJ级别，增加了VISIBLE_APP_LAYER_MAX(99)，是指VISIBLE_APP_ADJ(100)跟PERCEPTIBLE_APP_ADJ(200)之间有99个槽，则可见级别ADJ的取值范围为[100,199]。算法会根据其所在task的mLayerRank来调整其ADJ，100加上mLayerRank就等于目标ADJ，layer越大，则ADJ越小。

关于TaskRecord的mLayerRank的计算方式是在updateOomAdjLocked()过程调用ASS的rankTaskLayersIfNeeded()方法，如下：

[-> ActivityStackSupervisor.java]
void rankTaskLayersIfNeeded() {if (!mTaskLayersChanged) {return;}mTaskLayersChanged = false;for (int displayNdx = 0; displayNdx < mActivityDisplays.size(); displayNdx++) {final ActivityDisplay display = mActivityDisplays.valueAt(displayNdx);int baseLayer = 0;for (int stackNdx = display.getChildCount() - 1; stackNdx >= 0; --stackNdx) {final ActivityStack stack = display.getChildAt(stackNdx);baseLayer += stack.rankTaskLayers(baseLayer);}}
}

[-> ActivityStack.java]
final int rankTaskLayers(int baseLayer) {int layer = 0;for (int taskNdx = mTaskHistory.size() - 1; taskNdx >= 0; --taskNdx) {final TaskRecord task = mTaskHistory.get(taskNdx);ActivityRecord r = task.topRunningActivityLocked();if (r == null || r.finishing || !r.visible) {task.mLayerRank = -1;} else {task.mLayerRank = baseLayer + layer++;}}return layer;
}

当TaskRecord顶部的ActivityRecord为空或者结束或者不可见时，则设置该TaskRecord的mLayerRank等于-1; 每个ActivityDisplay的baseLayer都是从0开始，从最上面的TaskRecord开始，第一个ADJ=100，从上至下依次加1，直到199为上限。

service客户端

ServiceRecord的成员变量startRequested=true，是指被显式调用了startService()方法。当service被stop或kill会将其置为false。

一般情况下，即便客户端进程处于前台进程(ADJ=0)级别，服务进程只会提升到可见(ADJ=1)级别。以下flags是由调用bindService()过程所传递的flags来决定的。

flag	含义
BIND_WAIVE_PRIORITY	是指客户端进程的优先级不会影响目标服务进程的优先级。比如当调用bindService又不希望提升目标服务进程的优先级的情况下，可以使用该flags
BIND_ADJUST_WITH_ACTIVITY	是指当从Activity绑定到该进程时，允许目标服务进程根据该activity的可见性来提升优先级
BIND_ABOVE_CLIENT	当客户端进程绑定到一个服务进程时，则服务进程比客户端进程更重要
BIND_IMPORTANT	标记该服务对于客户端进程很重要，当客户端进程处于前台进程(ADJ=0)级别时，会把服务进程也提升到前台进程级别
BIND_NOT_VISIBLE	当客户端进程处于可见(ADJ=1)级别，也不允许被绑定的服务进程提升到可见级别，该类服务进程的优先级上限为可感知(ADJ=2)级别
BIND_NOT_FOREGROUND	不允许被绑定的服务进程提升到前台调度优先级，但是内存优先级可以提升到前台级别。比如不希望服务进程占用

作为工程师很多时候可能还是想看看源码，show me the code。但是关于ADJ计算这一块源码场景computeOomAdjLocked()，Google真心写得比较乱，为了更清晰地说明客户端进程如何影响服务进程，在保证不失去原意的情况下重写了这块部分逻辑：

这个过程主要根据service本身、client端情况以及activity状态分别来调整adj和schedGroup

for (int is = app.services.size()-1; is >= 0; is--) {ServiceRecord s = app.services.valueAt(is);if (s.startRequested) {... // 根据service本身调整adj和adjType}for (int conni = s.connections.size()-1; conni >= 0; conni--) {ArrayList<ConnectionRecord> clist = s.connections.valueAt(conni);for (int i = 0; i < clist.size(); i++) {ConnectionRecord cr = clist.get(i);//根据client端来调整adjif ((cr.flags&Context.BIND_WAIVE_PRIORITY) == 0) {if (adj > clientAdj) {if (app.hasShownUi && app != mHomeProcess&& clientAdj > ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ) {...} else {int newAdj = clientAdj;if ((cr.flags&(Context.BIND_ABOVE_CLIENT|Context.BIND_IMPORTANT)) != 0) {if(clientAdj < ProcessList.PERSISTENT_SERVICE_ADJ) {newAdj = PERSISTENT_SERVICE_ADJ;}} else if ((cr.flags&Context.BIND_NOT_VISIBLE) != 0) {if(clientAdj < ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ) {newAdj = PERCEPTIBLE_APP_ADJ;}} else {if (clientAdj < ProcessList.VISIBLE_APP_ADJ) {newAdj = VISIBLE_APP_ADJ;}}if (adj > newAdj) {adj = newAdj;adjType = "service";}}}}final ActivityRecord a = cr.activity;// 根据client的activity来调整adj和schedGroupif ((cr.flags&Context.BIND_ADJUST_WITH_ACTIVITY) != 0) {...}}}
}

上段代码说明服务端进程优先级(adj)不会低于客户端进程优先级(newAdj)，而newAdj的上限受限于flags，具体服务端进程受客户端进程影响的ADJ上限如下：

BIND_ABOVE_CLIENT或BIND_IMPORTANT的情况下，ADJ上限为PERSISTENT_SERVICE_ADJ；
BIND_NOT_VISIBLE的情况下， ADJ上限为PERCEPTIBLE_APP_ADJ；
否则，一般情况下，ADJ上限为VISIBLE_APP_ADJ；

由此，可见当bindService过程带有BIND_ABOVE_CLIENT或者BIND_IMPORTANT flags的同时，客户端进程ADJ小于或等于PERSISTENT_SERVICE_ADJ的情况下，该进程则为PERSISTENT_SERVICE_ADJ。另外，即便是启动过Activity的进程，当客户端进程ADJ<=200时，还是可以提升该服务进程的优先级。

2.3 PERCEPTIBLE_APP_ADJ(200)

可感知进程：当该进程存在不可见的Activity，但Activity正处于PAUSING、PAUSED、STOPPING状态，则为PERCEPTIBLE_APP_ADJ

if (!foregroundActivities && activitiesSize > 0) {int minLayer = ProcessList.VISIBLE_APP_LAYER_MAX;for (int j = 0; j < activitiesSize; j++) {final ActivityRecord r = app.activities.get(j);if (r.visible) {...} else if (r.state == ActivityState.PAUSING || r.state == ActivityState.PAUSED) {if (adj > ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ) {adj = ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ;app.adjType = "pause-activity";}if (procState > PROCESS_STATE_CUR_TOP) {procState = PROCESS_STATE_CUR_TOP;app.adjType = "pause-activity";}schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_DEFAULT;app.cached = false;app.empty = false;foregroundActivities = true;} else if (r.state == ActivityState.STOPPING) {if (adj > ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ) {adj = ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ;app.adjType = "stop-activity";}if (!r.finishing) {if (procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY) {procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY;app.adjType = "stop-activity";}}app.cached = false;app.empty = false;foregroundActivities = true;}}
}

满足以下任一条件的进程也属于可感知进程:

foregroundServices非空：前台服务进程，执行startForegroundService()方法
app.forcingToImportant非空：执行setProcessImportant()方法，比如Toast弹出过程。
hasOverlayUi非空：非activity的UI位于屏幕最顶层，比如显示类型TYPE_APPLICATION_OVERLAY的窗口

if (adj > ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ|| procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_FOREGROUND_SERVICE) {if (app.foregroundServices) {adj = ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ;procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_FOREGROUND_SERVICE;app.cached = false;app.adjType = "fg-service";schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_DEFAULT;} else if (app.hasOverlayUi) {adj = ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ;procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_IMPORTANT_FOREGROUND;app.cached = false;app.adjType = "has-overlay-ui";schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_DEFAULT;}
}if (adj > ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ|| procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_TRANSIENT_BACKGROUND) {if (app.forcingToImportant != null) {adj = ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ;procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_TRANSIENT_BACKGROUND;app.cached = false;app.adjType = "force-imp";app.adjSource = app.forcingToImportant;schedGroup = ProcessList.SCHED_GROUP_DEFAULT;}
}

2.4 SERVICE_ADJ(500)

服务进程：没有启动过Activity，并且30分钟之内活跃过的服务进程。 startRequested为true，则代表执行startService()且没有stop的进程。

for (int is = app.services.size()-1; is >= 0; is--) {ServiceRecord s = app.services.valueAt(is);if (s.startRequested) {app.hasStartedServices = true;if (procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_SERVICE) {procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_SERVICE;app.adjType = "started-services";}if (app.hasShownUi && app != mHomeProcess) {if (adj > ProcessList.SERVICE_ADJ) {app.adjType = "cch-started-ui-services";}} else {if (now < (s.lastActivity + mConstants.MAX_SERVICE_INACTIVITY)) {if (adj > ProcessList.SERVICE_ADJ) {adj = ProcessList.SERVICE_ADJ;app.adjType = "started-services";app.cached = false;}}}}for (int conni = s.connections.size()-1; conni >= 0; conni--) {... //根据client情况来调整adj}
}

2.5 SERVICE_B_ADJ(800)

进程由SERVICE_ADJ(500)降低到SERVICE_B_ADJ(800)，有以下两种情况：

A类Service占比过高：当A类Service个数 > Service总数的1/3时，则加入到B类Service。换句话说，B Service的个数至少是A Service的2倍。
内存紧张&&A类Service占用内存较高：当系统内存紧张级别(mLastMemoryLevel)高于ADJ_MEM_FACTOR_NORMAL，且该应用所占内存lastPss大于或等于CACHED_APP_MAX_ADJ级别所对应的内存阈值的1/3（默认值阈值约等于110MB）。

源码如下：

if (adj == ProcessList.SERVICE_ADJ) {if (doingAll) {app.serviceb = mNewNumAServiceProcs > (mNumServiceProcs/3);mNewNumServiceProcs++;if (!app.serviceb) {if (mLastMemoryLevel > ProcessStats.ADJ_MEM_FACTOR_NORMAL&& app.lastPss >= mProcessList.getCachedRestoreThresholdKb()) {app.serviceHighRam = true;app.serviceb = true;} else {mNewNumAServiceProcs++;}} else {app.serviceHighRam = false;}}if (app.serviceb) {adj = ProcessList.SERVICE_B_ADJ;}
}

ADJ_MEM_FACTOR

这里顺便一下，内存因子ADJ_MEM_FACTOR共有4个级别，当前处于哪个内存因子级别，取决于当前进程中cached进程和空进程的个数。

final int numCachedAndEmpty = numCached + numEmpty;
int memFactor;
if (numCached <= mConstants.CUR_TRIM_CACHED_PROCESSES&& numEmpty <= mConstants.CUR_TRIM_EMPTY_PROCESSES) {if (numCachedAndEmpty <= ProcessList.TRIM_CRITICAL_THRESHOLD) {memFactor = ProcessStats.ADJ_MEM_FACTOR_CRITICAL;} else if (numCachedAndEmpty <= ProcessList.TRIM_LOW_THRESHOLD) {memFactor = ProcessStats.ADJ_MEM_FACTOR_LOW;} else {memFactor = ProcessStats.ADJ_MEM_FACTOR_MODERATE;}
} else {memFactor = ProcessStats.ADJ_MEM_FACTOR_NORMAL;
}

ADJ内存因子：决定允许后台运行Jobs的最大上限，以及决定TrimMemory的级别(包括ThreadedRenderer的回收级别)，再进一步来看看内存因子：

内存因子	取值	先决条件
ADJ_MEM_FACTOR_CRITICAL	3	Cached+Empty<=3
ADJ_MEM_FACTOR_LOW	2	Cached+Empty<=5
ADJ_MEM_FACTOR_MODERATE	1	Cached<=5 && Empty<=8
ADJ_MEM_FACTOR_NORMAL	0	Cached>5或者Empty>8

也就是说

默认情况取值如下：

最大缓存进程个数：CUR_MAX_CACHED_PROCESSES = MAX_CACHED_PROCESSES = 32
最大空进程个数： CUR_MAX_EMPTY_PROCESSES = MAX_CACHED_PROCESSES/2 = 16
Trim空进程上限：CUR_TRIM_EMPTY_PROCESSES = MAX_CACHED_PROCESSES/4 = 8
Trim缓存进程上限：CUR_TRIM_CACHED_PROCESSES = MAX_CACHED_PROCESSES/6 = 5

当mOverrideMaxCachedProcesses有值的情况下，最大缓存进程个数和最大空进程个数上限优先取mOverrideMaxCachedProcesses，可通过AMS.setProcessLimit(int max)调整mOverrideMaxCachedProcesses值；Trim的缓存进程和空进程上限不受mOverrideMaxCachedProcesses影响。

再来看看cached和empty进程：

final int emptyProcessLimit = mConstants.CUR_MAX_EMPTY_PROCESSES;
final int cachedProcessLimit = mConstants.CUR_MAX_CACHED_PROCESSES - emptyProcessLimit;
final long oldTime = now - ProcessList.MAX_EMPTY_TIME;switch (app.curProcState) {case ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY:case ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY_CLIENT:mNumCachedHiddenProcs++;numCached++;//默认cachedProcessLimit=16if (numCached > cachedProcessLimit) {app.kill("cached #" + numCached, true);}break;case ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_EMPTY://默认CUR_TRIM_EMPTY_PROCESSES=8, 且满足30minif (numEmpty > mConstants.CUR_TRIM_EMPTY_PROCESSES&& app.lastActivityTime < oldTime) {app.kill("empty for "+ ((oldTime + ProcessList.MAX_EMPTY_TIME - app.lastActivityTime)/ 1000) + "s", true);} else {numEmpty++;//默认cachedProcessLimit=16if (numEmpty > emptyProcessLimit) {app.kill("empty #" + numEmpty, true);}}break;default:mNumNonCachedProcs++;break;

用于限制empty或cached进程的上限为16个，并且empty超过8个时会清理掉30分钟没有活跃的进程。 cached和empty主要是区别是否有Activity。

2.6 CACHED_APP_MIN_ADJ(900)

缓存进程优先级从CACHED_APP_MIN_ADJ(900)到 CACHED_APP_MAX_ADJ(906)。

ADJ的转换算法：

cached: 900, 901, 903, 905
empty: 900, 902, 904, 906

final int N = mLruProcesses.size();
//numSlots等于3
int numSlots = (ProcessList.CACHED_APP_MAX_ADJ- ProcessList.CACHED_APP_MIN_ADJ + 1) / 2;
//mNumNonCachedProcs是指empty和cached之外的进程， mNumCachedHiddenProcs代表的是cached进程个数
int numEmptyProcs = N - mNumNonCachedProcs - mNumCachedHiddenProcs;
if (numEmptyProcs > cachedProcessLimit) {numEmptyProcs = cachedProcessLimit;
}
//emptyFactor和cachedFactor分别代表每个slot里面包括的进程个数，大于或等于1
int emptyFactor = numEmptyProcs/numSlots;
int cachedFactor = (mNumCachedHiddenProcs > 0 ? mNumCachedHiddenProcs : 1)/numSlots;mNumNonCachedProcs = 0;
mNumCachedHiddenProcs = 0;int curCachedAdj = ProcessList.CACHED_APP_MIN_ADJ;
int nextCachedAdj = curCachedAdj+1;
int curEmptyAdj = ProcessList.CACHED_APP_MIN_ADJ;
int nextEmptyAdj = curEmptyAdj+2;for (int i=N-1; i>=0; i--) {ProcessRecord app = mLruProcesses.get(i);if (!app.killedByAm && app.thread != null) {app.procStateChanged = false;computeOomAdjLocked(app, ProcessList.UNKNOWN_ADJ, TOP_APP, true, now);if (app.curAdj >= ProcessList.UNKNOWN_ADJ) {switch (app.curProcState) {case ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY:case ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY_CLIENT:case ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_RECENT:app.curRawAdj = curCachedAdj;app.curAdj = app.modifyRawOomAdj(curCachedAdj);if (curCachedAdj != nextCachedAdj) {stepCached++;if (stepCached >= cachedFactor) {stepCached = 0;curCachedAdj = nextCachedAdj;nextCachedAdj += 2; //每次加2if (nextCachedAdj > ProcessList.CACHED_APP_MAX_ADJ) {nextCachedAdj = ProcessList.CACHED_APP_MAX_ADJ;}}}break;default:app.curRawAdj = curEmptyAdj;//ADJ阈值app.curAdj = app.modifyRawOomAdj(curEmptyAdj);if (curEmptyAdj != nextEmptyAdj) {stepEmpty++;if (stepEmpty >= emptyFactor) {stepEmpty = 0;curEmptyAdj = nextEmptyAdj;nextEmptyAdj += 2; //每次加2if (nextEmptyAdj > ProcessList.CACHED_APP_MAX_ADJ) {nextEmptyAdj = ProcessList.CACHED_APP_MAX_ADJ;}}}break;}}applyOomAdjLocked(app, true, now, nowElapsed);...}
}

numSlots=3, emptyFactor= 空进程个数/3, cachedFactor= 缓存进程个数/3,

再来看看PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY的定义：

if (!foregroundActivities && activitiesSize > 0) {for (int j = 0; j < activitiesSize; j++) {final ActivityRecord r = app.activities.get(j);if (r.visible) {...} else if (r.state == ActivityState.PAUSING || r.state == ActivityState.PAUSED) {...} else if (r.state == ActivityState.STOPPING) {...} else {if (procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY) {procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY;app.adjType = "cch-act";}}}
}

foregroundActivities代表当前不是前台(FOREGROUND_APP_ADJ)进程，并且存在Activity的进程，当该Activity窗口不可见，并且不处于PAUSING(正在)、PAUSED(onPause个)、STOPPING的任一状态的情况下，则设置该进程为PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY。

PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY_CLIENT的定义：

if (procState >= ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_EMPTY) {if (app.hasClientActivities) {procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY_CLIENT;app.adjType = "cch-client-act";} else if (app.treatLikeActivity) {procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY;app.adjType = "cch-as-act";}
}

当该进程Service的客户端进程存在Activity或者是treatLikeActivity的进程，其进程状态都是cached进程。

三、查看进程优先级

3.1 CPU调度优先级

bindService或者startService是否前台调用取决于caller进程的调度组。当caller属于SCHED_GROUP_BACKGROUND则认为是后台调用，当不属于SCHED_GROUP_BACKGROUND则认为是前台调用。callerFg = callerApp.setSchedGroup != ProcessList.SCHED_GROUP_BACKGROUND;

关于CPU调度组：

调度级别	进程组	备注
SCHED_GROUP_BACKGROUND(0)	THREAD_GROUP_BG_NONINTERACTIVE	后台进程组
SCHED_GROUP_DEFAULT(1)	THREAD_GROUP_DEFAULT	前台进程组
SCHED_GROUP_TOP_APP(2)	THREAD_GROUP_TOP_APP	TOP进程组
SCHED_GROUP_TOP_APP_BOUND(3)	THREAD_GROUP_TOP_APP	TOP进程组

THREAD_GROUP_TOP_APP

SCHED_GROUP_TOP_APP：
- setRenderThread()过程，根据属性sys.use_fifo_ui来决定采用SCHED_FIFO，或者设置当前线程的优先级为-10
- TOP_APP或者app.hasTopUi，则设置为该值
SCHED_GROUP_TOP_APP_BOUND：
- 对于ConnectionRecord带有BIND_ADJUST_WITH_ACTIVITY和BIND_IMPORTANT，并且没带有BIND_NOT_FOREGROUND的情况下，当客户端进程的有可见的Activity，或者处于RESUMED/PAUSING状态时，则设置为该值

当进程调度级别由非TOP切换到TOP级别，则主线程和rendThread可设置为SCHED_FIFO或者更高优先级；当由TOP级别切换回非TOP级别，则恢复原来的调度策略或优先级。

THREAD_GROUP_DEFAULT

SCHED_GROUP_DEFAULT：
- 默认值
- ADJ <= FOREGROUND_APP_ADJ；
- 正在接收来自于mFgBroadcastQueue广播队列的广播；
- 正在执行来自于前台调度进程发起的服务(execServicesFg=true)
- Activity处于可见状态(visible=true)
- 具有fg-service或者设置forcingToImportant的服务
- 正在显示一个overlay UI(app.hasOverlayUi=true)
- 当ConnectionRecord同时没有指定BIND_NOT_FOREGROUND和BIND_IMPORTANT_BACKGROUND、BIND_IMPORTANT情况下，当客户端进程的schedGroup高于服务进程，则设置为该值
- 对于ConnectionRecord带有BIND_ADJUST_WITH_ACTIVITY，并且没带有BIND_NOT_FOREGROUND和BIND_IMPORTANT的情况下，当客户端进程的有可见的Activity，或者处于RESUMED/PAUSING状态时，则设置为该值
- 当ContentProviderConnection所对应的客户端进程的schedGroup高于服务进程，则设置为该值
- 当cpr.hasExternalProcessHandles为true的情况
- 最后，当maxAdj <= PERCEPTIBLE_APP_ADJ的情况

THREAD_GROUP_BG_NONINTERACTIVE

SCHED_GROUP_BACKGROUND:
- 应用已结束(app.thread == null)
- 正在接收来自于mBgBroadcastQueue广播队列的广播；
- 正在执行来自于前台调度进程发起的服务(execServicesFg=false)
- TOP_APP，且设备处于睡眠状态
- 等等

四、总结

Android进程优先级ADJ的每一个ADJ级别往往都有多种场景，使用adjType完美地区分相同ADJ下的不同场景；不同ADJ进程所对应的schedGroup不同，从而分配的CPU资源也不同，schedGroup大体分为TOP(T)、前台(F)、后台(B)； ADJ跟AMS中的procState有着紧密的联系。

adj：通过调整oom_score_adj来影响进程寿命(Lowmemorykiller杀进程策略)；
schedGroup：影响进程的CPU资源调度与分配；
procState：从进程所包含的四大组件运行状态来评估进程状态，影响framework的内存控制策略。比如控制缓存进程和空进程个数上限依赖于procState，再比如控制APP执行handleLowMemory()的触发时机等。

为了说明整体关系，以ADJ为中心来讲解跟adjType,schedGroup,procState的对应关系，下面以一幅图来诠释整个ADJ算法的精髓，几乎涵盖了ADJ算法调整的绝大多数场景。

CPU调度组：

调度级别	缩写	解释
SCHED_GROUP_BACKGROUND(0)	B	后台进程组
SCHED_GROUP_DEFAULT(1)	F	前台进程组
SCHED_GROUP_TOP_APP(2)	T	TOP进程组
SCHED_GROUP_TOP_APP_BOUND(3)	T	TOP进程组

常说的前台进程与后台进程，其实是从CPU调度角度来划分的前台与后台；为了让用户正在使用的TOP进程能分配到更多的CPU资源，从Android 6.0开始新增了TOP进程组，CPU调度优先分配给当前正在跟用户交互的APP，提升用户体验。
上图adjType=”broadcast”的CPU调度组的选择取决于广播队列，当receiver接收到的广播来自于前台广播队列则采用前台进程组，当receiver接收到的广播来自于后台广播队列则采用后台进程组。前后台广播队列的CPU资源调度优先级不同，所以前台广播超时10秒就会ANR，而后台广播超时60秒才会ANR。更少的CPU资源分配就需要更长的时间来完成执行，这也就是为何两个广播队列定义了不同的超时阈值。
上图adjType=”exec-service”的CPU调度组的选择取决于caller, 当发起bindService或者startService的调用者caller属于后台进程组，callerFg=false，则Service的生命周期回调运行在后台进程组，非常很少的CPU资源；当caller属于前台或者TOP进程组，则Service的生命周期回调运行在前台进程组，分配较多的CPU资源。
上图adjType=”service”也有机会选择TOP组, 前提条件是在bindService的时候带有BIND_IMPORTANT的flags，用于标记该服务对于客户端进程很重要。

最后，给广大应用开发者一些友好的建议：

UI进程与Service进程一定要分离，因为对于包含activity的service进程，一旦进入后台就成为”cch-started-ui-services”类型的cache进程(ADJ>=900)，随时可能会被系统回收；而分离后的Service进程服务属于SERVICE_ADJ(500)，被杀的可能性相对较小。尤其是系统允许自启动的服务进程必须做UI分离，避免消耗系统较大内存。
只有真正需要用户可感知的应用，才调用startForegroundService()方法来启动前台服务，此时ADJ=PERCEPTIBLE_APP_ADJ(200)，常驻内存，并且会在通知栏常驻通知提醒用户，比如音乐播放，地图导航。切勿为了常驻而滥用前台服务，这会严重影响用户体验。
进程中的Service工作完成后，务必主动调用stopService或stopSelf来停止服务，避免占据内存，浪费系统资源；
不要长时间绑定其他进程的service或者provider，每次使用完成后应立刻释放，避免其他进程常驻于内存；
APP应该实现接口onTrimMemory()和onLowMemory()，根据TrimLevel适当地将非必须内存在回调方法中加以释放。当系统内存紧张时会回调该接口，减少系统卡顿与杀进程频次。
减少在保活上花心思，更应该在优化内存上下功夫，因为在相同ADJ级别的情况下，系统会选择优先杀内存占用的进程。