ART运行时Foreground GC和Background GC切换过程分析.docx

1、ART运行时Foreground GC和Background GC切换过程分析ART运行时Foreground GC和Background GC切换过程分析通过前面一系列文章的学习，我们知道了ART运行时既支持Mark-Sweep GC，又支持Compacting GC。其中，Mark-Sweep GC执行效率更高，但是存在内存碎片问题；而Compacting GC执行效率较低，但是不存在内存碎片问题。ART运行时通过引入Foreground GC和Background GC的概念来对这两种GC进行扬长避短。本文就详细分析它们的执行过程以及切换过程。 在前面和这两篇文章中，我们都有提到了ART

2、运行时的Foreground GC和Background GC。它们是在ART运行时启动通过-Xgc和-XX:BackgroundGC指定的。但是在某同一段时间，ART运行时只会执行Foreground GC或者Background GC。也就是说，Foreground GC和Background GC在整个应用程序的生命周期中是交替执行的。这就涉及到从Foreground GC切换到Background GC，或者从Background GC切换到Foreground GC的问题。 现在两个问题就来了：什么时候执行Foreground GC，什么时候执行Background GC？什么GC作

3、为Foreground GC最合适，什么GC作为Background GC最合适？ 顾名思义，Foreground指的就是应用程序在前台运行时，而Background就是应用程序在后台运行时。因此，Foreground GC就是应用程序在前台运行时执行的GC，而Background就是应用程序在后台运行时执行的GC。 应用程序在前台运行时，响应性是最重要的，因此也要求执行的GC是高效的。相反，应用程序在后台运行时，响应性不是最重要的，这时候就适合用来解决堆的内存碎片问题。因此，Mark-Sweep GC适合作为Foreground GC，而Compacting GC适合作为Background

4、 GC。 但是，ART运行时又是怎么知道应用程序目前是运行在前台还是后台呢？这就需要负责管理应用程序组件的系统服务ActivityManagerService闪亮登场了。因为ActivityManagerService清楚地知道应用程序的每一个组件的运行状态，也就是它们当前是在前台运行还是后台运行，从而得到应用程序是前台运行还是后台运行的结论。 我们通过图1来描述应用程序的运行状态与Foreground GC和Background GC的时序关系，如下所示：从图1还可以看到，当从Foreground GC切换到Background GC，或者从Background GC切换到Foregroun

5、d GC，会发生一次Compacting GC的行为。这是由于Foreground GC和Background GC的底层堆空间结构是一样的，因此发生Foreground GC和Background GC切换时，需要将当前存活的对象从一个Space转移到另外一个Space上去。这个刚好就是Semi-Space GC和Generational Semi-Space GC合适干的事情。 图1中的显示了应用程序的两个状态：kProcessStateJankPerceptible和kProcessStateJankImperceptible。其中，kProcessStateJankPerceptibl

6、e说的就是应用程序处于用户可感知的状态，这就相当于是前台状态；而kProcessStateJankImperceptible说的就是应用程序处于用户不可感知的状态，这就相当于是后台状态。 接下来，我们就结合ActivityManagerService来分析Foreground GC和Background GC的切换过程。 从前面这个系列的文章可以知道，应用程序组件是通过ActivityManagerService进行启动的。例如，当我们从Launcher启动一个应用程序时，实际的是在这个应用程序中Action和Category分别被配置为MAIN和LAUNCHER的Activity。这个Act

7、ivity最终由ActivityManagerService通知其所在的进程进行启动工作的，也就是通过ApplicationThread类的成员函数scheduleLaunchActivity开始执行启动工作的。其它类型的组件的启动过程也是类似的，这里我们仅以Activity的启动过程作为示例，来说明ART运行时如何知道要进行Foreground GC和Background GC切换的。 ApplicationThread类的成员函数scheduleLaunchActivity的实现如下所示：java view plain copypublic final class ActivityThre

8、ad . private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative . public final void scheduleLaunchActivity(Intent intent, IBinder token, int ident, ActivityInfo info, Configuration curConfig, CompatibilityInfo compatInfo, IVoiceInteractor voiceInteractor, int procState, Bundle state, Persistabl

9、eBundle persistentState, List pendingResults, List pendingNewIntents, boolean notResumed, boolean isForward, ProfilerInfo profilerInfo) updateProcessState(procState, false); ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord(); r.token = token; r.ident = ident; r.intent = intent; r.voiceInteractor =

10、voiceInteractor; r.activityInfo = info; patInfo = compatInfo; r.state = state; r.persistentState = persistentState; r.pendingResults = pendingResults; r.pendingIntents = pendingNewIntents; r.startsNotResumed = notResumed; r.isForward = isForward; r.profilerInfo = profilerInfo; updatePendingConfigura

11、tion(curConfig); sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r); . . 这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java中。 ApplicationThread类的成员函数scheduleLaunchActivity首先是调用另外一个成员函数updateProcessState更新进程的当前状态，接着再将其余参数封装在一个ActivityClientRecord对象中，并且将这个ActivityClientRecord对象通过一个H.LAUNCH_ACTIVITY消息传递

12、给应用程序主线程处理。应用程序主线程处理对这个消息的处理就是启动指定的Activity，这个过程可以参考前面这个系列的文章。ApplicationThread类的成员函数scheduleLaunchActivity还调用了另外一个成员函数updatePendingConfiguration将参数curConfig描述的系统当前配置信息保存下来待后面处理。 我们主要关注ApplicationThread类的成员函数updateProcessState，因为它涉及到进程状态的更新，它的实现如下所示：java view plain copypublic final class ActivityThr

13、ead . private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative . public void updateProcessState(int processState, boolean fromIpc) synchronized (this) if (mLastProcessState != processState) mLastProcessState = processState; / Update Dalvik state based on ActivityManager.PROCESS_STATE_* consta

14、nts. final int DALVIK_PROCESS_STATE_JANK_PERCEPTIBLE = 0; final int DALVIK_PROCESS_STATE_JANK_IMPERCEPTIBLE = 1; int dalvikProcessState = DALVIK_PROCESS_STATE_JANK_IMPERCEPTIBLE; / TODO: Tune this since things like gmail sync are important background but not jank perceptible. if (processState GetHeap()-UpdateProcessState(static_cast(process_state); . 这个函数定义在文件art/runtime/native/dalvik_system_VMRuntime.cc中。 函数VMRuntime_updateProcessState主要是调用了Heap类的成员函数UpdateProcessState来通知ART运行时切换Foreground GC和Background GC，后者的实现如下所示：cpp view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片void Heap:Upd