应用保活终极总结(二):Android6.0及以上的保活实践(进程防杀篇)

原作者:“裂缝中的阳光dg”,本文现已重新修订并整理发布,感谢原作者的无私分享。

1、前言

在Android 4.4及以后的系统中,应用能否常驻内存,一直以来都是相当头疼的事情,尤其移动端IM、消息推送这类应用,为了保证“全时在线”的概念,真是费尽了心思。虽然APP常驻内存对于用户来说比较”恶心”,但是在诸如IM和消息推送这类场景来说,APP的常驻内存却尤其重要。

APP常驻内存(保活防杀),旧事重提,距离上一次的研究亦有半年有余。最近,用户反馈说多进程守护方案(详见上篇《Android应用保活终极总结(一):Android6.0以下的双进程守护保活实践》)在华为Mate8(Andriod 7.0)保活效果不是很好,有时候还是不能及时收到消息。

于是,又带着怀疑的眼光,重新找回原来的代码进行测试,顺便分析了市场上主流运动类APP保活方法(微信、手Q就算了,富人家的孩子,不具代表性),同时也对系统对内存中APP的管理规则进行了进一步探索。

本文便是对最近一周的Android进程防杀、进程被杀复活的探索、学习、测试的内容总结,以备将来不时之需。因保活防杀和被杀复活涉及内容较多,我将它分成了两篇:即进程防杀篇(本文)和进程被杀复活篇(下篇),本篇将讨论如何实现进程防杀。

说起来比较绕口,总之本文要讨论的内容是如何防止Android应用被系统“杀掉”,下篇讨论的是“被杀掉”后如何让它复活。本文中的进程防杀方法最高适用至Android 7.0系统(版本再高也没有测试手机,无法验证哦)。

特别说明:本文中的Demo源码打包完整下载请至文末,直接从附件下载。

(本文同步发布于:http://www.52im.net/thread-1138-1-1.html

2、系列文章

本文是系列文章中的第2篇,本系列文章的大纲如下:

应用保活终极总结(一):Android6.0以下的双进程守护保活实践

应用保活终极总结(二):Android6.0及以上的保活实践(进程防杀篇)》(本文)

应用保活终极总结(三):Android6.0及以上的保活实践(被杀复活篇)

3、参考资料

Android进程保活详解:一篇文章解决你的所有疑问

Android端消息推送总结:实现原理、心跳保活、遇到的问题等

深入的聊聊Android消息推送这件小事

为何基于TCP协议的移动端IM仍然需要心跳保活机制?

微信团队原创分享:Android版微信后台保活实战分享(进程保活篇)

微信团队原创分享:Android版微信后台保活实战分享(网络保活篇)

移动端IM实践:实现Android版微信的智能心跳机制

移动端IM实践:WhatsApp、Line、微信的心跳策略分析

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4、Andriod应用保活核心思想归纳

对于Android6.0及其以上系统APP保活,我觉得主要还是通过这两个方面进行,即:

[1] 降低omm_adj值,尽量保证进程不被系统杀死(本文要讨论的内容);

[2] 进程被杀死后,通过其他方式将进程复活(将在下篇讨论)。

但需要明白的是,面对各手机厂商的深度定制和谷歌越来越严格的资源管理机制,这两种方式结合的保活不是永久的,只能是相对存在,不同的机型结果也是不一样的。

由于篇幅限制,本文主要剖析下通过何种方式降低oom_adj的值来降低APP被杀的几率,以及oom_adj值是怎样做到的?

接下来,我们需要了解下Android系统回收内存中的进程所依据的规则:

进程在内存中时活动主要有五种状态:即前台进程、可见进程、服务进程、后台进程、空进程,这几种状态的进程优先级由高到低,oom_adj值由低到高(在ProcessList定义)。然后Android系统会根据当前系统资源和进程oom_adj值来回收相应的进程,前台进程一般不会被回收,空进程最容易被回收,这种管理规则就是"传说中"的Low Memory Killer。

为了更直观的了解这套规则,我画了个表:

注:优先级1表示最高级,普通进程的oom_adj>=0,系统进程oom_adj<0,系统会根据相应的内存阀值对符合某段oom_adj值的进程进行回收。另外,oom_adj值也会随着占用物理内存越大而增大,系统进程绝对不会被系统杀死。

接下来我将首先分析市面上的主流APP防杀方式,为我接下来的方案提供参考依据,请继续往下阅读。

5、市场主流运动类APP保活分析:咕咚(v 7.17.0)

5.1 一键清理/滑动清理

a. 当"咕咚"处于停止状态,其进程被杀死,通知栏图标被清理,等待几分钟没有 自动重启,当重新进入“咕咚”时,会从欢迎界面重新进入;

b. 当"咕咚"处于运动进行状态,进程死亡,通知栏图标被清除,等待几分钟没有自动重启,但当重新进入“咕咚”时,其直接显示运动界面,而没有从欢迎界面进入,运动时间等状态与被清理时一样;

c. 当"咕咚"处于运动暂停状态,其进程正常存活,通知栏图标正常显示。如果是单独清理,进程死亡,通知栏图标被清除;但当重新进入“咕咚”时,其直接显示运动界面,而没有从欢迎界面进入,运动时间等状态与被清理时一样。

5.2 黑屏/锁屏

a. 当"咕咚"处于停止状态,退到后台,锁屏进入黑屏状态,等待5分钟,进程死亡,通知栏被清除;

b. 当"咕咚"处于运动进行状态,退到后台,锁屏进入黑屏状态,然后再进入系统,“咕咚”跑步界面自动弹出。再次锁屏,等待20分钟,进程没有被杀死,"咕咚"跑步界面自动弹出,运动状态保持不变;

c. 当"咕咚"处于运动暂停状态,退到后台,锁屏进入黑屏状态,然后再进入系统,"咕咚"跑步界面自动弹出。再次锁屏。等待20分钟,进程没有被杀死,"咕咚"跑步界面自动弹出,运动状态保持不变。

前提:

"手机管家->锁屏清理应用"关闭;

"手机管家->自启管理"关闭;

运动状态,禁用返回键,用户只能从Home键退到后台;

运动界面文字闪烁或运动计时;

断网。

分析:

1)当"咕咚"处于停止状态时,一键清理和黑屏状态会被杀死,说明在没有进入运动界面之前,其保活机制没有被启动(即没有使运动界面切换到后台等)

2)当“咕咚”处于运动状态时,一键清理和黑屏状态没有被杀死(滑动清理除外),说明已经启动保活机制:

  - ①"咕咚"禁止了返回键,以保证运动Activity不被销毁;

  - ②不断更新通知栏计时,以保证APP始终在前台,防止被系统回收;

  - ③"咕咚"被清理后能够自动重启,通知被删除后自动弹出,说明可能有另外一个东西(进程或Service)监听器运动Service(或进程)存活状态,当Service被销毁时,立马将其拉起来;

  - ④“咕咚”被强制停止或清理杀死后,再次进入会直接显示运动界面且能够保持杀死之前的运动状态,说明其可能利用配置文件记录了相关状态;

  - ⑤锁屏/解锁后,"咕咚"运动界面会自动弹出,说明其利用了广播机制对锁屏广播进行监听,弹出Activity以保证进程始终在前台。

结论:

常驻通知栏、双进程守护、广播锁屏、自定义锁屏。

备注:

以上为华为Mate8(Android 7.0)测试结果。其他如三星C9(Android 6.0)保活较好,特别是当一键清理时,"咕咚会自动启动,估计是使用了进程守护策略,而三星使用的是原生系统,因此结果你懂得;360F4(Android 6.0)保活很差,不愧是流氓中的战斗机,以更流氓的方式干掉流氓APP。

6、市场主流运动类APP保活分析:乐动力(v7.3.2)

6.1 一键清理 / 滑动清理

[1] 三星C9(6.0):无论何种状态,"乐动力" 进程被杀死,等待几分钟,没有自动启动;

[2] 360F4(6.0):无论何种状态,"乐动力" 进程被杀死,等待几分钟,没有自动启动;

[3] 华为Mate8(7.0):无论何种状态,"乐动力" 进程被杀死,等待几分钟,没有自动启动。

6.2 锁屏/黑屏

a. 当"乐动力"处于停止状态,退到后台,锁屏,等待5分钟,进程死亡,通知栏被清除;

b. 当"乐动力"处于运动暂停状态,退到后台,锁屏再开启,运动界面被切换到前台,并强制弹出自定义锁屏界面(覆盖在系统锁屏界面之上);再次锁屏,等待20分钟,应用进程存活;

c. 当"乐动力"处于运动进行状态,退到后台,锁屏再开启,运动界面被切换到前台,并强制弹出自定义锁屏界面(覆盖在系统锁屏界面之上);再次锁屏,等待20分钟,应用进程存活。

前提:

"手机管家->锁屏清理应用"关闭;

"手机管家->自启管理"关闭;

运动状态,禁用返回键,用户只能从Home键退到后台;

断网。

分析:

当"乐动力"处于停止状态时,黑屏状态下,其在短时间内被系统杀死,说明保活机制没有启用;

但当处于运动暂停或进行状态时,"乐动力"在一段时间内没有被杀死,且当锁屏时,"乐动力"会自动将运动界面切换到前台,此外,还会强制弹出自定锁屏界面,这就说明"乐动力"的保活机制很可能是利用监听锁屏广播强制将相关界面切换到前台,以提高"乐动力"在黑屏状态下的存活率。

结论:

常驻通知栏、广播锁屏、自定义锁屏。

7、市场主流运动类APP保活分析:悦动圈(v3.1.2.9)

7.1 一键清理 / 滑动清理

[1] 三星C9(6.0):效果与乐动力一致;

[2] 360F4(6.0):效果与乐动力一致;

[3] 华为Mate8(7.0):效果与乐动力一致。

6.2 锁屏/黑屏

a. 当"悦动圈"处于停止状态,退到后台,锁屏,等待3分钟,进程死亡,通知栏被清除;

b. 当"悦动圈"处于运动暂停状态时,自定义锁屏、切换界面到前台与咕咚、乐动力一样,效果一致;

c. 当"悦动圈"处于运动进行状态时,自定义锁屏、切换界面到前台与咕咚、乐动力一样,效果一致。

结论:

常驻通知栏、广播锁屏、自定义锁屏。

8、本文的APP进程防杀方案原理

经过上面的讨论分析,"咕咚"、"乐动力"等这类APP主要是通过监听锁屏、网络等系统广播,将进程置于前台以提高进程的级别,从而防止进程不那么轻易被系统干掉。另外,"咕咚"可能还使用了相关的进程被清理复活策略。当然,对于复活策略,我们下一篇文章再探讨,本文主要讨论以上APP是通过哪些方式降低进程omm_adj值,防止其被系统杀死的。

为了达到与"咕咚"等APP类似效果,我们模拟这么一种场景:当用户登录测试APP后,先不开启保活功能;当用户开始跑步时,开启保活功能,然后再在这基础上做黑屏运行、一键清理、强制停止等功能测试。也就是说,Android项目中SplashActivity、LoginActivity只是配合我们"演戏"的,真正启动APP保活逻辑的是在SportsActivity,它将上演"后宫争宠"戏码。

9、APP进程防杀方案第一阶:开启前台Service,“逼君上位”

将Service置为前台,目的时提高进程Service的oom_adj值,以降低其被系统回收的几率。该方案的原理是,通过使用 startForeground()方法将当前Service置于前台来提高Service的优先级。需要注意的是,对API大于18而言 startForeground()方法需要弹出一个可见通知,如果你觉得不爽,可以开启另一个Service将通知栏移除,其oom_adj值还是没变的。实现代码如下。

DaemonService.java:

(因源码太长,详见:http://www.52im.net/thread-1138-1-1.html

讲解一下,这里还用到了两个技巧:

一是在onStartCommand方法中返回START_STICKY,其作用是当Service进程被kill后,系统会尝试重新创建这个Service,且会保留Service的状态为开始状态,但不保留传递的Intent对象,onStartCommand方法一定会被重新调用;

其二在onDestory方法中重新启动自己,也就是说,只要Service在被销毁时走到了onDestory这里我们就重新启动它。

CancelNoticeService.java:

(因源码太长,详见:http://www.52im.net/thread-1138-1-1.html

讲解一下:

从所周知,一个Service没有自己独立的进程,它一般是作为一个线程运行于它所在的应用进程中,且应用进程名称与包名一致。如果希望指定的组件和应用运行在指定的进程中,就需要通过android:process属性来为其创建一个进程,因此android:process=":daemon_service"就是让DaemonService运行在名为“com.jiangdg.keepappalive:daemon_service”进程中;android:enabled属性的作用是Android系统是否实例化应用程序中的组件;android:exported属性的作用是当前组件(Service)是否可以被包含本身以外的应用中的组件启动。

测试结果:

接下来,我们观察下KeepAppAlive进程的oom_adj值变化。

首先,adb查看KeepAppAlive进程的进程号:

E:\Android\StudioProject\KeepAppAlive>adb shell

shell@trltechn:/ $su

root@trltechn:/# ps | grep jiangdg

其次,观察KeepAppAlive进程在不同状态下的oom_adj值:

root@trltechn:/# cat /proc/15689/oom_adj

root@trltechn:/# cat /proc/16033/oom_adj

注意:如果执行su命令,提示"/system/bin/sh: su: not found",说明手机设备没有被root。ps命令用于显示静态进程状态,top命令可以对进程进行实时监控,每次启动KeepAppAlive进程号都不一样。

9、APP进程防杀方案第二阶:监听锁屏广播,“制造‘1像素’惨案”

先看测试Demo的源码。

ScreenManager.java:

(因源码太长,详见:http://www.52im.net/thread-1138-1-1.html

讲解一下:

Java中为对象的引用分了四个级别:强引用、软引用、弱引用、虚引用。这里,我们使用了弱引用WeakReference来防止内存泄漏,为了解释这个问题,我们举这么一个例子:有两个类class A和class B,分别实例化这两个类得到a,b,其中a又作为实例化B时传入的构造参数,代码如下:

A a =newA();

B b =newB(a);

从这两行代码来看,a是对象A的引用,b是对象B的引用,对象B同时依赖于对象A,对象A和对象B之间形成了强引用。当a=null时,a不在指向对象A,通常情况下,对象A在不被其他对象引用时会被GC回收,但是由于B还依赖于对象A,对象A不会被GC回收,从而造成内存泄漏(除非b=null,对象A和对象B才会被GC同时回收)。如果使用弱引用的话,对象A只会被WeakReference所依赖,当a=null时,GC会回收它,从而避免了内存泄漏。

SinglePixelActivity.java:

(因源码太长,详见:http://www.52im.net/thread-1138-1-1.html

讲解一下:

在UI界面架构中,每个Activity都包含一个Window对象,在Android中Window对象通常由PhoneWindow来实现,PhoneWindow将一个DecorView设置为整个应用窗口的根View,它作为窗口界面的顶层视图,封装了很多通用操作窗口的方法...好了,不扯远了,既然我们已经知道Window对象在一个Activity中的位置,这里我们通过getWindow方法来获得SinglePixelActivity 的Window对象,然后为其设置相关属性,比如窗体的大小、位置、坐标等,来达到所需的"1像素"界面效果。

SportsActivity.java:

(因源码太长,详见:http://www.52im.net/thread-1138-1-1.html

讲解一下:

1)android:launchMode属性:用于指定activity的启动模式,总共分为四种,即:

- standar模式,每次启动activity都会创建其实例,并加入到任务栈的栈顶;

- singleTop模式,每次启动activity如果栈顶时该activity则无需创建,其余情况都要创建该activity的实例;

- singleTask模式,如果被启动的activity的实例存在栈中,则不需要创建,只需要把此activity加入到栈顶,并把该activity以上的activity实例全部pop;

- singleInstance模式:将创建的activity实例放入单独的栈中,该栈只能存储这个实例,且是作为共享实例存在。

2)android:configChanges属性:用于捕获手机状态的改变,即当手机状态(如切换横竖屏、屏幕大小)改变时会保存当前活动状态重启Activity,由于SinglePixelActivity肩负着保活的特殊使命,这里使用android:configChanges属性:防止Activity重启,它只是调用了onConfigurationChanged(Configuration newConfig)来通知手机状态的改变;

3)android:excludeFromRecents属性:用于控制SinglePixelActivity不在最近任务列表中显示;

4)android:finishOnTaskLaunch属性:用于标记当用户再起启动应用(TASK)时是否关闭已经存在的Activity的实例,false表示不关闭;

5)android:theme属性:用于指定Activity显示主题,这里我们自定义主题SingleActivityStyle。

测试结果:

监听锁屏广播,锁屏时将SportActivity置于前台(可见) :

监听锁屏广播,锁屏时开启SinglePixelActivity(1像素):

9、APP进程防杀方案第三阶:循环播放一段无声音频,"打造金刚不坏之身"

对于三星C9、Note4和华为4X来说,结合前台Service和悬浮界面(1像素)的保活方式,在用户不主动清理或强杀的情况下,测试APP的保活效果还是非常不错的。

但是,对于华为Mate8来说,效果还是差强人意,尤其是当使用一键清理内存时,测试APP基本无法幸存。然后,"咕咚"却奇妙的活了下来,一键清理怎么也清不掉,正当自己百思不得其"姐"时,一个"恶心"的界面出现在我面前。尼玛!看到下面的红框框没,"咕咚"居然在后台循环播放一个无声音乐,难怪生命力这么旺盛,但是耗电也是杠杠的。

好吧,不纠结这么多,这里只是从学技术的角度出发而研究,毕竟用户对耗电量还是很敏感的,不到万不得已还是收敛点,不要这么"风骚",用户体验很重要,一不小心就"泻"了你。

看咕咚这无声音乐播放保活方式,够不要脸吧:

PlayerMusicService.java:

(因源码太长,详见:http://www.52im.net/thread-1138-1-1.html

测试结果:

这里在cmd窗口使用"ps | grep jiangdg"命令,如果进程在内存中存在,则打印进程信息;如果不存在,则没有信息。

各机型测试情况如下:

1)华为Mate8(Android 7.0):将测试APP置于后台,前台Service在黑屏状态下1分钟之内被干掉,"1像素"悬浮Activity在黑屏状态下测试2小时依然存活,效果还可以。但是,当用户一键清理最近应用时,会被杀死,当在后台开启Serive循环播放一段无声音频时,一键清理依然存活,在置于后台的黑屏模式下存活12小时以上;

2)三星C9(Android 6.0):开启前台Service和1像素,KeepAppAlive在黑屏后台模式下存活9个小时以上,看样子原生系统还是温柔些;开启后台播放音频服务,用户一键清理最近应用成功保活;

3)华为4X(Android 6.0):效果同C9;

4)三星Note4(Android 5.0):效果同C9。

注:Mate8循环播放一段无声音频,当用户点击一键清理最近应用时,KeepAppAlive不会被干掉,但是如果用户只选择清理KeepAppAlive时,也会被杀死,这与"咕咚"保活效果一致。

三星C9(Android 6.0):运行Demo,后台黑屏保活效果

华为Mate8(Android 7.0):运行Demo,黑屏和一键清理保活效果

10、源码下载

请从链接:http://www.52im.net/thread-1138-1-1.html 中的附件下载。

11、下篇预告

下篇将介绍Android6.0及以上版本的APP进程被杀后的复活方法,敬请期待!

(本文同步发布于:http://www.52im.net/thread-1138-1-1.html

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