技术管理篇5一技术演变史(15)

前面几篇我们聊了后端技术的一些演进过程。今天,我们来聊聊客户端的技术变化。

移动互联网大大方便了我们的生活,手机已经成了我们必不可少的设备。我们先来说说手机上的操作系统。怎么给一个手机设计操作系统。

手机相对于PC来说,无论是计算能力还是存储能力都相差太多。为手机设计操作系统最大的问题就是,如何在受限的环境下,给用户提供最好的交互体验。

App生命周期管理

首先,操作系统必须有能力管理各个App的生命周期。这是和PC客户端开发模型不一样的。因为手机的资源太有限,操作系统需要有能力根据每个App目前的状态来调整他的资源占用。

举个例子,用户使用完一个App后,没有杀掉他,很长时间不再使用。那这时候,操作系统应该主动把这个后台运行的App清理掉,释放他占用的资源。

其次,每个App需要隔离运行,如果某个App出现了特殊状况,操作系统也要有能力力缆狂澜,让用户还可以继续使用其他App。

大家可以看到,因为手机的资源有限。操作系统需要主动出击,主动管理。这是和PC操作系统很不一样的地方。

Android App管理实现

那怎么具体来实现各个App的生命周期管理和安全隔离呢?首先,操作系统和App应用层需要隔离,这个我们之前聊过,可以通过CPU中断比较容易做到。另外,App生命周期管理的服务需要和各个App隔离,也就是说分别在不同的进程中。App启动和运行的各个阶段都需要跟周期管理服务交互,这就需要跨进程的通信。

我们以安卓为例,大家都知道安卓是基于Linux内核开发的。我们来看看整个安卓的启动过程。看看他是如何从Linux过度的,又是采用了哪些方案来管理各个App进程。

大家都知道linux内核启动后,会创建一个1号用户进程,也就是init进程。这个进程是所有用户进程的父亲。为什么这么做,道理很简单。init进程初始化了用户空间,包括怎么与内核打交道等等,其他进程fork他,就自然完成了初始化过程。

同样,从linux转到安卓,也需要一个这样的进程。这个进程就是zygote。init进程初始完成后,创建zygote进程,zygote是jvm进程。zygote完成了JNI的注册,让他可以跟linux内核打交道。他是所有安卓app的父亲。zygote会启动system_server等各种服务,这些服务一直监听着,负责着App整个生命周期的交互。

比如当一个App启动后,ActivityService会发送跨进程消息给system_server,通知他来fork zygote进程。整个跨进程消息机制就是Bundle IPC。

感兴趣的同学可以深入研究一下了。到此,安卓就完成了从linux到jvm的转化,通过Bundle IPC服务统一管理了整个App的生命周期。

语言运行时

我们可以看到操作系统启动完成后,首先需要初始化一个语言的运行时。运行时为开发语言提供了必要的运行基础和开发包支撑。比如Java对应的JVM运行时、.NET对应的CLR运行时、Javascript的解析器、C语言运行时等等。

对手机这种资源受限的环境下,选择什么语言非常重要。选择了一种语言,也需要对他的运行时进一步做优化。从语言的编译到运行各个阶段都需要精心考虑。

首先,编译期就需要做更多的工作,比如让编译后的代码更加紧凑,冗余更小,采用更高效的指令体系,甚至直接编译成机器码等等。比如安卓系统就为java语言设计了独特的字节码格式dex。

然后,在语言运行阶段也有很多要做的工作。比如很多语言为了提升执行性能,在运行的过程中,会根据实际的情况进行即时的编译优化,比如Java的JIT,他会直接将语言编译为机器码。再进一步,我们也可以在app安装的时候,就做机器码的翻译。安卓的ART就是类似的机制。运行时本身可优化的地方也有很多。感兴趣的同学可以去深入研究一下安卓的Dalvik运行时。

总结一下,手持设备的运算和存储资源非常有限,操作系统需要特殊设计,主动管理每个app的运行生命周期,持续优化语言运行时。

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