《Android 编程实战》02-Android上编写高效Java

2016-09-21 约 3212 字预计阅读 7 分钟次阅读

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Dalvik Java和Java SE

在Android设备上运行的VM成为Dalvik. 适用于CPU和内存受限的移动设备. Java SE和Dalvik Java存在一些差异, 这些差异主要体现在虚拟机上.

Java SE: 使用了栈机设计
Dalvik : 使用了基于寄存器的机器的设计

Android SDK中个有一个dx工具, 它会把Java SE栈机器的字节码转换成基于寄存器的Dalvik机器字节码, 这个步骤平时是由AS自动完成的.

虽然基于寄存器的虚拟机最多可以比基于栈的虚拟机快32%, 但这只限于执行解释代码的虚拟机. 在Android 2.2之前, Dalvik虚拟机都是纯解释性的. 之后才引入了JIT编译器.

JIT编译

也称即时编译或者动态编译. 它在执行前把字节码翻译成本地代码, 这样的两个好处:

消除了那些纯解释性虚拟机的开销
它能对本机代码执行优化, 这通常是静态编译代码无法做到的.

另一个区别是: Dalvik在开机时会启动一个zygote的进程, 该进程会创建第一个Dalvik实例, 由这个实例创建所有其他的实例. 当应用程序启动的时候, zygote进行会收到一个创建新虚拟机实例的请求, 并给该应用程序创建一个新进程.

对于两个方向的API也不是一模一样, 比方说Android移除了Java SE中Swing/AWT包. 因为Android有自己的UI框架. 还有一些例如RMI, CORBA,JMX等.

优化Android上的Java代码

1.更安全的队列

例如如果需要实现一个生产者/消费者模式, 关于所使用的管理存储的集合可能需要选择队列(LinkedList)并且具体的存取操作要套上synchronize防止并发问题. 但是如果通过LinkedBlockingQueue就可以实现上面的手动编写的步骤. 对于做同样的事情但是更快的实现方法,我们没有例如不去使用

其实在JDK1.5之后, 提供了java.util.concurrent包, 这个包不仅有相关的类, 此外还包含信号量, 锁, 以及对单个变量进行原子操作的类.

2.更好的锁

对于Java提供的synchronize关键字允许创建线程安全的代码块和方法. synchronize关键字虽然便于使用, 但也很容易滥用, 对性能造成损耗. 当需要区分读数据和写数据时, synchronize也不是最有效的.

public class ReadWriteLockDemo {

    /**
     * 控制读写操作并发的锁
     */
    private final ReentrantReadWriteLock mLock ;
    private String mName;

    public ReadWriteLockDemo(){
        mLock = new ReentrantReadWriteLock();
    }
    
    public void setPersonData(String name){
        // 获取写操作的锁
        ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = mLock.writeLock();
        
        try {
            //  获取 写锁使用权, 其余线程需要操作只有在写锁被关闭才可以
            writeLock.lock();
            mName = name;    
        }finally {
            //  释放 写锁使用权 
            writeLock.unlock();
        }
    }
    
    public String getName(){
        ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = mLock.readLock();
        
        try {
            readLock.lock();
            return mName;
        }finally {
            readLock.unlock();
        }
    }
    // 省略其余实现
}

上面代码允许多个并发线程对数据进行只读方法, 并确保同一时间只有一个线程写入数据.

管理和分配内存

Java的自动内存管理有效消除了开发过程中的许多问题. 不再需要记住为每个创建的对象进行手动释放对象内存. 当时同时也需要付出一定的性能代价. 自动垃圾收集器会和程序并行运行. 垃圾回收器会一直运行, 并检查是否有可以回收的内存. 这种行为意味着应用程序进程会和垃圾收集器竞争CPU时间,即使垃圾回收器不会运行太长时间,但是也是一种性能损失. 虽然我们不能抛弃这中垃圾收集方式, 但是可以有效的控制, 例如:

减少对象分配

如果可以不要在循环内部创建对象, 在循环的外部创建对象, 并复用此对象. 减少对象的生成造成的空间开辟, 和无用对象的回收.

Android中的多线程

确保不再UI线程做耗时操作, 这基本已经印在Android开发的脑袋里了. 那么如何知道一个方法是否在主线程执行? Android文档指出, 默认情况下, 应用的所有组件都运行在同一个进程和线程中(主线程). 更确切点的说三个组件(Activity, Service, Broadcast, Application)的所有回调基本上所有的onXXXX()这种命名的方法都是运行在主线程的.

那么什么样的代码在主线程执行才是安全的?

只有那些必须在主线程执行的方法才能放在主线程中. 其他一切操作都应该放在另一个单独的线程中执行. 实际情况下, 那些不会耗时的操作也可以放在主线程中. 如何能确保在另一个单独的线程中执行文件, 数据库或者网络操作, 通常主线程会是安全的. 当然也要确保同一时间不会运行太多线程, 原因是CPU切换线程也会造成性能损失.

Thread

Thread类是Android中所有线程的基类, Java SE中也包含它. 如果要在线程中执行代码, 即可以创建一个继承, 也可以把实现Runnable接口的类对象传给Thread的构造函数.

对于这个基础的类, 尽量能不用就不用. 除非配合缓冲池, 不然频繁的创建新的线程开销很大.

AsyncTask

这是Android中比较流行的一种, 因为使用简单,并且允许定义一个运行在单独线程中的任务, 并且提供了不同阶段的回调, 如doInBackground()会被回调在单独的线程. 而其余的三个回调都是被回调在主线程. 这都是为了让开发者可以把代码编写的重点放在实现的功能上, 而不是考虑是否应该避免系统级的问题发生.

使用AsyncTask创建的实例只能使用一次, 这也就意味着每次执行操作都新建一个实例对象. 虽然是个轻量级的类(实际的线程是由ExecutorService管理的), 但是不适合那些频繁的操作, 因为这会快速聚集需要垃圾回收的对象, 并最终导致应用程序的卡顿.

并且, AsyncTask不能对操作设置执行时间, 也无法间隔一段时间去执行操作. 它适合文件下载, 以及不会频繁发生或通过用户交互等类似情况的操作. 但是使用简单嘛.

Handler

当需要更细粒度地控制一个单独的线程中执行操作的时候, Handler类会是一个很有用的工具. 该类允许准确地控制操作的执行时间. 还可以重复多次的使用. 执行操作的线程会一直运行, 直到被显示地终止. Loop会处理幕后的事情, 但是作为开发人员却很少和其打交道.

使用Handler类最常见的方式是发送Message. 当向后台线程传递数据和参数时, 这些消息对象简单,易于创建, 并且可以重用. Message对象通常是由它的共有整型成员变量what定义的. 还有两个名为arg1和arg2的整型成员变量, 他们用于创建低开销的的参数, 以及obj成员变量(可以存储任意单个对象的引用). 如果你需要存储更复杂的数据那么通过setData(Bundle)方法设置更复杂的数据.

发送消息

既可以使用Message#sendToTarget()也可以使用Handler#sendXXX()等方法. 如下

// 创建一个带有data参数的Message, 然后立刻把它发送到handler执行
Message.obtain(mHandler, FLAG_SYNC_DATA, data).sendToTarget();

// 立刻给handler发送一个空消息
mHandler.sendEmptyMessage(FLAG_SYNC_DATA);

// 给handler发送一个空消息, 在30秒后执行
mHandler.sendEmptyMessageAtTime(FLAG_SYNC_DATA, 30 * 1000);

// 给handler发送带有arguments和obj参数的消息, 并在10秒后执行
Message msg = mHandler.obtainMessage(FLAG_SYNC_DATA, 参数1, 参数2, data);
mHandler.sendMessageDelayed(msg, 10 * 1000);

在创建Handler的时候构造函数传入Looper对象可以为Handler分配线程, 所以可以创建一个主线程消息的Handler, 避免使用runOnUiThread()这种丑陋缩进的代码并且还低效.

只要确保把消息发送给正确的handler即可.

选择合适的线程

之前说过了三种在Android上创建和使用线程的方式, API中和线程相关的类还有ExecutorService和Loader.

ExecutorService适合处理并行运行的多个任务, 这个非常适合编写相应多客户端的服务器应用. AsyncTask内部同样使用了ExecutorService处理多线程

三种中尽量少的直接使用Thread类, 大多数情况下推荐使用AsyncTask和Handler类, 具体使用哪一个取决于具体的需求. 如果不是很频繁地执行操作, 比如超过每分钟一次, 那么AsyncTask是个选择的对象. 如果需要安排操作时间或者需要快速间隔地执行操作, Handler是个更好的选择. 从长远的角度来看, Handler生成的代码较少, 而AsyncTask更容易使用.

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