注册

Android 守护进程的实现方式

 
   “我的APP像微信那样能一直在手机运行吗？”关于 Android 平台的进程保活，一 直是所有Android 开发者瞩目的内容之一，也是环信小伙们比较关心的问题，本篇文章给大家分享关于微信进程保活的原理及Android守护进程的实现教程。
 
为什么微信可以一直在手机后台跑着能收到消息？

    国内手机厂商对 android rom 进行了定制，对后台服务以及运行在后台的程序进行了严格的限制，微信等这些大厂商的 app 都已经通过和设备厂商合作在安装时都已经加入了系统的白名单，因此设备并不会限制对方 app 在后台运行；

我自己的APP该如何实现进程保活？
 
  1. 引导用户把当前 app 加入到设备的白名单中，解除设备对 app 的限制；
  2. 小米和华为设备可以集成对应的推送实现在app 被干掉后依然收推送通知；
  3. 可以自己在 app 端实现守护进程的方式，让 app 在系统级别自动回收的情况下减少被杀死的概率，这种方式对用户主动回收无效。


第一条和第二条就不多说了，环信imgeek社区里已经有了相应的文章（http://www.imgeek.org/article/825308754 ）接下来介绍守护进程的实现。
 
友情提示：
   本篇教程能让我们的程序在后台运行的时间长一些，或者在被干掉的时候，能够重新站起来，需要注意不是每次都有效，也不是在所有的设备的上都有效的，所以，想让自己程序在Android里永生不死的，请忽略本文！请忽略！
 什么是守护进程？

    守护进程能让我们的程序在后台运行的时间长一些，或者在被干掉的时候，能够重新站起来，需要注意不是每次都有效，也不是在所有的设备的上都有效的。
 
守护进程的实现，本文两个核心观点：
 
  1. 提高进程优先级，降低被回收或杀死概率
  2. 在进程被干掉后，进行拉起

 要实现实现上边所说，通过下边几点来实现，首先我们需要了解下进程的优先级划分：

Process Importance记录在ActivityManager.java类中:
**

 * Path：SDK/sources/android-25/android/app/ActivityManager#RunningAppProcessInfo.java

 * 

 * 这个进程正在运行前台UI，也就是说，它是当前在屏幕顶部的东西，用户正在进行交互的而进程

 */

public static final int IMPORTANCE_FOREGROUND = 100;


/**

 * 此进程正在运行前台服务，即使用户不是在应用中时也执行音乐播放，这一般表示该进程正在做用户积极关心的事情

 */

public static final int IMPORTANCE_FOREGROUND_SERVICE = 125;

/**

 * 这个过程不是用户的直接意识到，但在某种程度上是他们可以察觉的。

 */

public static final int IMPORTANCE_PERCEPTIBLE = 130;


/**

 * 此进程正在运行前台UI，但设备处于睡眠状态，因此用户不可见，意思是用户意识不到的进程，因为他们看不到或与它交互，

 * 但它是相当重要，因为用户解锁设备时期望的返回到这个进程

 */

public static final int IMPORTANCE_TOP_SLEEPING = 150;


/**

 * 进程在后台，但我们不能恢复它的状态，所以我们想尽量避免杀死它，不然这个而进程就丢了

 */

public static final int IMPORTANCE_CANT_SAVE_STATE = 170;


/**

 * 此进程正在运行某些对用户主动可见的内容，但不是直接显示在UI，

 * 这可能运行在当前前台之后的窗口（因此暂停并且其状态被保存，不与用户交互，但在某种程度上对他们可见）;

 * 也可能在系统的控制下运行其他服务，

 */

public static final int IMPORTANCE_VISIBLE = 200;


/**

 * 服务进程，此进程包含在后台保持运行的服务，这些后台服务用户察觉不到，是无感知的，所以它们可以由系统相对自由地杀死

 */

public static final int IMPORTANCE_SERVICE = 300;


/**

 * 后台进程

 */

public static final int IMPORTANCE_BACKGROUND = 400;


/**

 * 空进程，此进程没有任何正在运行的代码

 */

public static final int IMPORTANCE_EMPTY = 500;


// 此过程不存在。

public static final int IMPORTANCE_GONE = 1000;
进程回收机制

了解进程优先级之后，我们还需要知道一个进程回收机制的东西；这里参考AngelDevil在博客园上的一篇文章:
 
详情参考：【Android Low Memory Killer】
 
Android的Low Memory Killer基于Linux的OOM机制，在Linux中，内存是以页面为单位分配的，当申请页面分配时如果内存不足会通过以下流程选择bad进程来杀掉从而释放内存：
alloc_pages -> out_of_memory() -> select_bad_process() -> badness()
在Low Memory Killer中通过进程的oom_adj与占用内存的大小决定要杀死的进程，oom_adj越小越不容易被杀死；
Low Memory Killer Driver在用户空间指定了一组内存临界值及与之一一对应的一组oom_adj值，当系统剩余内存位于内存临界值中的一个范围内时，如果一个进程的oom_adj值大于或等于这个临界值对应的oom_adj值就会被杀掉。

下边是表示Process State(即老版本里的OOM_ADJ)数值对照表，数值越大，重要性越低，在新版SDK中已经在android层去除了小于0的进程状态
// Path：SDK/sources/android-25/android/app/ActivityManager#RunningAppProcessInfo.java 

// 进程不存在。 

public static final int PROCESS_STATE_NONEXISTENT = -1;

// 进程是一个持久的系统进程，一般指当前 UI 进程

public static final int PROCESS_STATE_PERSISTENT = 0;

// 进程是一个持久的系统进程，正在做和 UI 相关的操作，但不直接显示

public static final int PROCESS_STATE_PERSISTENT_UI = 1;

// 进程正在托管当前的顶级活动。请注意，这涵盖了用户可见的所有活动。 

public static final int PROCESS_STATE_TOP = 2;

// 进程由于系统绑定而托管前台服务。

public static final int PROCESS_STATE_BOUND_FOREGROUND_SERVICE = 3;

// 进程正在托管前台服务。

public static final int PROCESS_STATE_FOREGROUND_SERVICE = 4;

// 与{@link #PROCESS_STATE_TOP}相同，但设备处于睡眠状态。 

public static final int PROCESS_STATE_TOP_SLEEPING = 5;

// 进程对用户很重要，是他们知道的东西

public static final int PROCESS_STATE_IMPORTANT_FOREGROUND = 6;

// 进程对用户很重要，但不是他们知道的

public static final int PROCESS_STATE_IMPORTANT_BACKGROUND = 7;

// 进程在后台运行备份/恢复操作

public static final int PROCESS_STATE_BACKUP = 8;

// 进程在后台，但我们不能恢复它的状态，所以我们想尽量避免杀死它，不然这个而进程就丢了

public static final int PROCESS_STATE_HEAVY_WEIGHT = 9;

// 进程在后台运行一个服务，与oom_adj不同，此级别用于正常运行在后台状态和执行操作状态。 

public static final int PROCESS_STATE_SERVICE = 10;

// 进程在后台运行一个接收器，注意，从oom_adj接收器的角度来看，在较高的前台级运行，但是对于我们的优先级，这不是必需的，并且将它们置于服务之下意味着当它们接收广播时，一些进程状态中的更少的改变。 

public static final int PROCESS_STATE_RECEIVER = 11;

// 进程在后台，但主持家庭活动

public static final int PROCESS_STATE_HOME = 12;

// 进程在后台，但托管最后显示的活动

public static final int PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY = 13;

// 进程正在缓存以供以后使用，并包含活动

public static final int PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY = 14;

// 进程正在缓存供以后使用，并且是包含活动的另一个缓存进程的客户端

public static final int PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY_CLIENT = 15;

// 进程正在缓存以供以后使用，并且为空

public static final int PROCESS_STATE_CACHED_EMPTY = 16;
Process State（即老版本的OOM_ADJ）与Process Importance对应关系，这个方法也是在ActivityManager.java类中，有了这个关系，就知道可以知道我们的应用处于哪个级别，对于我们后边优化有个很好地参考
/** 

 * Path：SDK/sources/android-25/android/app/ActivityManager#RunningAppProcessInfo.java

 *

 * 通过这个方法，将Linux底层的 OOM_ADJ级别码和 android 层面的进程重要程度联系了起来

 */

public static int procStateToImportance(int procState) {

    if (procState == PROCESS_STATE_NONEXISTENT) {

        return IMPORTANCE_GONE;

    } else if (procState >= PROCESS_STATE_HOME) {

        return IMPORTANCE_BACKGROUND;

    } else if (procState >= PROCESS_STATE_SERVICE) {

        return IMPORTANCE_SERVICE;

    } else if (procState > PROCESS_STATE_HEAVY_WEIGHT) {

        return IMPORTANCE_CANT_SAVE_STATE;

    } else if (procState >= PROCESS_STATE_IMPORTANT_BACKGROUND) {

        return IMPORTANCE_PERCEPTIBLE;

    } else if (procState >= PROCESS_STATE_IMPORTANT_FOREGROUND) {

        return IMPORTANCE_VISIBLE;

    } else if (procState >= PROCESS_STATE_TOP_SLEEPING) {

        return IMPORTANCE_TOP_SLEEPING;

    } else if (procState >= PROCESS_STATE_FOREGROUND_SERVICE) {

        return IMPORTANCE_FOREGROUND_SERVICE;

    } else {

        return IMPORTANCE_FOREGROUND;

    }

}
一般情况下，设备端进程被干掉有一下几种情况

QQ截图20170615143439.jpg


由以上分析，我们可以可以总结出，如果想提高我们应用后台运行时间，就需要提高当前应用进程优先级，来减少被杀死的概率

守护进程的实现

分析了那么多，现在对Android自身后台进程管理，以及进程的回收也有了一个大致的了解，后边我们要做的就是想尽一切办法去提高应用进程优先级，降低进程被杀的概率；或者是在被杀死后能够重新启动后台守护进程

1.模拟前台进程

第一种方式就是利用系统漏洞，使用startForeground()将当前进程伪装成前台进程，将进程优先级提高到最高(这里所说的最高是服务所能达到的最高，即1);

这种方式在7.x之前都是很好用的，QQ、微信、IReader、Keep 等好多应用都是用的这种方式实现；因为在7.x 以后的设备上，这种伪装前台进程的方式也会显示出来通知栏提醒，这个是取消不掉的，虽然Google现在还没有对这种方式加以限制，不过这个已经能够被用户感知到了，这种方式估计也用不了多久了

下边看下实现方式，这边这个VMDaemonService就是一个守护进程服务，其中在服务的onStartCommand()方法中调用startForeground()将服务进程设置为前台进程，当运行在 API18 以下的设备是可以直接设置，API18 以上需要实现一个内部的Service，这个内部类实现和外部类同样的操作，然后结束自己；当这个服务启动后就会创建一个定时器去发送广播，当我们的核心服务被干掉后，就由另外的广播接收器去接收我们守护进程发出的广播，然后唤醒我们的核心服务；
/**

 * 以实现内部 Service 类的方式实现守护进程，这里是利用 android 漏洞提高当前进程优先级

 *

 * Created by lzan13 on 2017/3/7.

 */

public class VMDaemonService extends Service {


    private final static String TAG = VMDaemonService.class.getSimpleName();


    // 定时唤醒的时间间隔，这里为了自己测试方边设置了一分钟

    private final static int ALARM_INTERVAL = 1 * 60 * 1000;

    // 发送唤醒广播请求码

    private final static int WAKE_REQUEST_CODE = 5121;

    // 守护进程 Service ID

    private final static int DAEMON_SERVICE_ID = -5121;


    @Override public void onCreate() {

        Log.i(TAG, "VMDaemonService->onCreate");

        super.onCreate();

    }


    @Override public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {

        Log.i(TAG, "VMDaemonService->onStartCommand");

        // 利用 Android 漏洞提高进程优先级，

        startForeground(DAEMON_SERVICE_ID, new Notification());

        // 当 SDk 版本大于18时，需要通过内部 Service 类启动同样 id 的 Service

        if (Build.VERSION.SDK_INT >= 18) {

            Intent innerIntent = new Intent(this, DaemonInnerService.class);

            startService(innerIntent);

        }


        // 发送唤醒广播来促使挂掉的UI进程重新启动起来

        AlarmManager alarmManager = (AlarmManager) getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);

        Intent alarmIntent = new Intent();

        alarmIntent.setAction(VMWakeReceiver.DAEMON_WAKE_ACTION);


        PendingIntent operation = PendingIntent.getBroadcast(this, WAKE_REQUEST_CODE, alarmIntent,

                PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT);


        alarmManager.setInexactRepeating(AlarmManager.RTC_WAKEUP, System.currentTimeMillis(),

                ALARM_INTERVAL, operation);


        /**

         * 这里返回值是使用系统 Service 的机制自动重新启动，不过这种方式以下两种方式不适用：

         * 1.Service 第一次被异常杀死后会在5秒内重启，第二次被杀死会在10秒内重启，第三次会在20秒内重启，一旦在短时间内 Service 被杀死达到5次，则系统不再拉起。

         * 2.进程被取得 Root 权限的管理工具或系统工具通过 forestop 停止掉，无法重启。

         */

        return START_STICKY;

    }


    @Override public IBinder onBind(Intent intent) {

        // TODO: Return the communication channel to the service.

        throw new UnsupportedOperationException("onBind 未实现");

    }


    @Override public void onDestroy() {

        Log.i(TAG, "VMDaemonService->onDestroy");

        super.onDestroy();

    }


    /**

     * 实现一个内部的 Service，实现让后台服务的优先级提高到前台服务，这里利用了 android 系统的漏洞，

     * 不保证所有系统可用，测试在7.1.1 之前大部分系统都是可以的，不排除个别厂商优化限制

     */

    public static class DaemonInnerService extends Service {


        @Override public void onCreate() {

            Log.i(TAG, "DaemonInnerService -> onCreate");

            super.onCreate();

        }


        @Override public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {

            Log.i(TAG, "DaemonInnerService -> onStartCommand");

            startForeground(DAEMON_SERVICE_ID, new Notification());

            stopSelf();

            return super.onStartCommand(intent, flags, startId);

        }


        @Override public IBinder onBind(Intent intent) {

            // TODO: Return the communication channel to the service.

            throw new UnsupportedOperationException("onBind 未实现");

        }


        @Override public void onDestroy() {

            Log.i(TAG, "DaemonInnerService -> onDestroy");

            super.onDestroy();

        }

    }

}
当我们启动这个守护进程的时候，就可以使用以下adb命令查看当前程序的进程情况（需要adb shell进去设备），
为了等下区分进程优先级，我启动了一个普通的后台进程，两外两个一个是我们启动的守护进程，一个是当前程序的核心进程，可以看到除了后台进程外，另外两个进程都带有isForeground=true的属性：
# 这个命令的 services 可以换成 service，这样会只显示当前，进程，不显示详细内容

# dumpsys activity services <Your Package Name>

root@vbox86p:/ # dumpsys activity services com.vmloft.develop.daemon           

ACTIVITY MANAGER SERVICES (dumpsys activity services)

  User 0 active services:

  * ServiceRecord{170fe1dd u0 com.vmloft.develop.daemon/.services.VMDaemonService}

    intent={cmp=com.vmloft.develop.daemon/.services.VMDaemonService}

    packageName=com.vmloft.develop.daemon

    processName=com.vmloft.develop.daemon:daemon

    baseDir=/data/app/com.vmloft.develop.daemon-1/base.apk

    dataDir=/data/data/com.vmloft.develop.daemon

    app=ProcessRecord{173fe77f 2370:com.vmloft.develop.daemon:daemon/u0a68}

    isForeground=true foregroundId=-5121 foregroundNoti=Notification(pri=0 contentView=com.vmloft.develop.daemon/0x1090077 vibrate=null sound=null defaults=0x0 flags=0x62 color=0xff607d8b vis=PRIVATE)

    createTime=-6s196ms startingBgTimeout=--

    lastActivity=-6s157ms restartTime=-6s157ms createdFromFg=true

    startRequested=true delayedStop=false stopIfKilled=false callStart=true lastStartId=1


  * ServiceRecord{2fee4f84 u0 com.vmloft.develop.daemon/.services.VMCoreService}

    intent={cmp=com.vmloft.develop.daemon/.services.VMCoreService}

    packageName=com.vmloft.develop.daemon

    processName=com.vmloft.develop.daemon

    baseDir=/data/app/com.vmloft.develop.daemon-1/base.apk

    dataDir=/data/data/com.vmloft.develop.daemon

    app=ProcessRecord{18c6a1b4 2343:com.vmloft.develop.daemon/u0a68}

    isForeground=true foregroundId=-5120 foregroundNoti=Notification(pri=0 contentView=com.vmloft.develop.daemon/0x1090077 vibrate=null sound=null defaults=0x0 flags=0x62 color=0xff607d8b vis=PRIVATE)

    createTime=-28s136ms startingBgTimeout=--

    lastActivity=-28s136ms restartTime=-28s136ms createdFromFg=true

    startRequested=true delayedStop=false stopIfKilled=false callStart=true lastStartId=1


  * ServiceRecord{2ef6909e u0 com.vmloft.develop.daemon/.services.VMBackgroundService}

    intent={cmp=com.vmloft.develop.daemon/.services.VMBackgroundService}

    packageName=com.vmloft.develop.daemon

    processName=com.vmloft.develop.daemon:background

    baseDir=/data/app/com.vmloft.develop.daemon-1/base.apk

    dataDir=/data/data/com.vmloft.develop.daemon

    app=ProcessRecord{29f8734c 2388:com.vmloft.develop.daemon:background/u0a68}

    createTime=-3s279ms startingBgTimeout=--

    lastActivity=-3s262ms restartTime=-3s262ms createdFromFg=true

    startRequested=true delayedStop=false stopIfKilled=false callStart=true lastStartId=1
然后我们可以用下边的命令查看ProcessID
# 这个命令可以查看当前DProcessID（数据结果第二列），我们可以看到当前程序有两个进程

# ps | grep com.vmloft.develop.daemon

root@vbox86p:/ # ps | grep com.vmloft.develop.daemon

u0_a68    2343  274   1012408 42188 ffffffff f74f1b45 S com.vmloft.develop.daemon

u0_a68    2370  274   997012 26152 ffffffff f74f1b45 S com.vmloft.develop.daemon:daemon

u0_a68    2388  274   997012 25668 ffffffff f74f1b45 S com.vmloft.develop.daemon:background
有了ProcessID之后，我们可以根据这个ProcessID获取到当前进程的优先级状态Process State，对应Linux层的oom_adj
可以看到当前核心进程的级别为0，因为这个表示当前程序运行在前台 UI 界面，守护进程级别为1，因为我们利用漏洞设置成了前台进程，虽然不可见，但是他的级别也是比较高的，仅次于前台 UI 进程，然后普通后台进程级别为4；当我们退到后台时，可以看到核心进程的级别变为1了，这就是因为我们利用startForeground()将进程设置成前台进程的原因，这样就降低了进程被系统回收的概率了；
# 这个命令就是通过 ProcessID 输出其对应 oom_adj

# cat /proc/ProcessID/oom_adj

# 程序在前台时，查询进程级别

root@vbox86p:/ # cat /proc/2343/oom_adj                                      

0

root@vbox86p:/ # cat /proc/2370/oom_adj                                        

1

root@vbox86p:/ # cat /proc/2388/oom_adj                                        

4

# 当程序退到后台时，再次查看进程级别

root@vbox86p:/ # cat /proc/2343/oom_adj                                      

1

root@vbox86p:/ # cat /proc/2370/oom_adj                                        

1

root@vbox86p:/ # cat /proc/2388/oom_adj                                        

4
可以看到这种方式确实能够提高进程优先级，但是在一些国产的设备上还是会被杀死的，比我我测试的时候小米点击清空最近运行的应用进程就别干掉了；当把应用加入到设备白名单里就不会被杀死了，微信就是这样，人家直接装上之后就已经在白名单里了，我们要做的就是在用户使用中引导他们将我们的程序设置进白名单，将守护进程和白名单结合起来，这样才能保证我们的应用持续或者

2.JobScheduler机制唤醒

Android系统在5.x以上版本提供了一个JobSchedule接口，系统会根据自己实现定时去调用改接口传递的进程去实现一些操作，而且这个接口在被强制停止后依然能够正常的启动；不过在一些国产设备上可能无效，比如小米；
下边是 JobServcie 的实现：
/**

 * 5.x 以上使用 JobService 实现守护进程，这个守护进程要做的工作很简单，就是启动应用的核心进程

 * Created by lzan13 on 2017/3/8.

 */

@TargetApi(Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) public class VMDaemonJobService extends JobService {


    private final static String TAG = VMDaemonJobService.class.getSimpleName();


    @Override public boolean onStartJob(JobParameters params) {

        Log.d(TAG, "onStartJob");

        // 这里为了掩饰直接启动核心进程，没有做其他判断操作

        startService(new Intent(getApplicationContext(), VMCoreService.class));

        return false;

    }


    @Override public boolean onStopJob(JobParameters params) {

        Log.d(TAG, "onStopJob");

        return false;

    }

}
我们要做的就是在需要的时候调用JobSchedule的schedule来启动任务；剩下的就不需要关心了，JobSchedule会帮我们做好，下边就是我这边实现的启动任务的方法：
/**

 * 5.x以上系统启用 JobScheduler API 进行实现守护进程的唤醒操作

 */

@TargetApi(Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) 

private void startJobScheduler() {

    int jobId = 1;

    JobInfo.Builder jobInfo = new JobInfo.Builder(jobId, new ComponentName(this, VMDaemonJobService.class));

    jobInfo.setPeriodic(10000);

    jobInfo.setPersisted(true);

    JobScheduler jobScheduler = (JobScheduler) getSystemService(Context.JOB_SCHEDULER_SERVICE);

    jobScheduler.schedule(jobInfo.build());

}
3.系统 Service START_STICKY 机制重启

在实现Service类时，将onStartCommand()返回值设置为START_STICKY，利用系统机制在Service挂掉后自动拉活；不过这种方式只适合比较原生一些的系统，像小米，华为等这些定制化比较高的第三方厂商，他们都已经把这些给限制掉了；
@Override 

public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {

    Log.i(TAG, "VMDaemonService->onStartCommand");

    /**

     * 这里返回值是使用系统 Service 的机制自动重新启动，不过这种方式以下两种方式不适用：

     * 1.Service 第一次被异常杀死后会在5秒内重启，第二次被杀死会在10秒内重启，第三次会在20秒内重启，一旦在短时间内 Service 被杀死达到5次，则系统不再拉起。

     * 2.进程被取得 Root 权限的管理工具或系统工具通过 forestop 停止掉，无法重启。

     * 3.一些定制化比较高的第三方系统也不适用

     */

    return START_STICKY;

}
这种方式在以下两种情况无效：
  • Service第一次被异常杀死后会在5秒内重启，第二次被杀死会在10秒内重启，第三次会在20秒内重启，一旦在短时间内Service被杀死达到5次，这个服务就不能再次重启了；
  • 进程被取得Root权限的管理工具或系统工具通过fores-top方式停止掉，无法重启;
  • 一些定制化比较高的第三方系统也不适用
4.其他保活方式

  • 利用 Native 本地进程，这个主要使用到 jni 调用底层实现，而且在 Android 5.x 以后对这个限制也比较高，不适用了，暂时不研究
  • 集成第三方SDK互相唤醒，这个只要正常集成了第三方的SDK，并使用了他们对应的服务，当一个设备安装的多个应用都集成了某一个第三方SDK时，启动任意一个 app 都会唤醒其他的 app，不过这个在一些新版的国内厂商系统也是做了限制，这种方式并没有什么效果
  • 一像素的 Activity 方式（流氓方式），经测试一些手机系统无法检测到解锁和锁屏，不确定是否系统修改了解锁或者锁屏的广播，还是禁用了这些广播，因此此方式无效；


结语

事事没有绝对，万物总有一些漏洞，就算上边的那些方式不可用了，后边肯定还会出现其他的方式；我们不能保证我们的应用不死，但我们可以提高存活率；

其实最好的方式还是把程序做好，让程序本身深入人心，别人喜欢你了，就算你被干掉了，他们也会主动的把你拉起来，然后把你加入他们的白名单，然后我们的目的就实现了不是
0
分享
2017-06-15

0 个评论

要回复文章请先登录或注册

一个开放、互助、协作、创意的社区

关于imGeek
关于专职工程师值守
社区财富榜
赞助商
友情链接
热门标签
京ICP备2023000793号