Android对内存管理 实现不会被KILL掉的进程/服务

  Android 系统对于内存管理有自己的一套方法，为了保障系统有序稳定的运信，系统内部会自动分配，控制程序的内存使用。当系统觉得当前的资源非常有限的时候，为了保证一些优先级高的程序能运行，就会杀掉一些他认为不重要的程序或者服务来释放内存。这样就能保证真正对用户有用的程序仍然再运行。如果你的 Service 碰上了这种情况，多半会先被杀掉。但如果你增加 Service 的优先级就能让他多留一会，我们可以用 setForeground(true) 来设置 Service 的优先级。

为什么是 foreground ? 默认启动的 Service 是被标记为 background，当前运行的 Activity 一般被标记为 foreground，也就是说你给 Service 设置了 foreground 那么他就和正在运行的 Activity 类似优先级得到了一定的提高。当让这并不能保证你得 Service 永远不被杀掉，只是提高了他的优先级。

有一个方法可以给你更清晰的演示，进入 $SDK/tools 运行命令

# adb shell dumpsys activity|grep oom_adj   
   
Running Norm Proc # 6: oom_adj=  0 ProcessRecord{43635cf0 12689:com.roiding.netraffic/10028}   
Running Norm Proc # 5: oom_adj=  7 ProcessRecord{436feda0 12729:com.android.browser/10006}   
Running Norm Proc # 4: oom_adj=  8 ProcessRecord{4367e838 12761:android.process.acore/10016}   
Running Norm Proc # 3: oom_adj=  8 ProcessRecord{43691cd8 12754:com.google.process.gapps/10000}   
Running PERS Proc # 1: oom_adj=-12 ProcessRecord{43506750 5941:com.android.phone/1001}   
Running PERS Proc # 0: oom_adj=-100 ProcessRecord{4348fde0 5908:system/1000}

返回的一大堆东西，观察 oom_adj 的值，如果是大于 8 一般就是属于 backgroud 随时可能被干掉，数值越小证明优先级越高，被干掉的时间越晚。你看phone的程序是 -12 说明电话就是电话，其他什么都干了了，也的能接电话对吧。另外还有一个 -100 的，更邪乎因为是 system 如果他也完蛋了，你得系统也就挂了。

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从Android 1.5开始，一个已启动的service可以调用startForeground(int, Notification)将service置为foreground状态，调用stopForeground(boolean)将service置为 background状态。

我们会在调用startForeground(int, Notification)传入参数notification，它会在状态栏里显示正在进行的foreground service。background service不会在状态栏里显示。 

在Android 1.0中，将一个service置为foreground状态：

setForeground(true); 

mNM.notify(id, notification);

将一个service置为background状态：

mNM.cancel(id); 

setForeground(false);

对比看出，在1.0 API中调用setForeground(boolean)只是简单的改变service的状态，用户不会有任何觉察。新API中强制将 notification和改变service状态的动作绑定起来，foreground service会在状态栏显示，而background service不会。

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通过在androidmanifest.xml中的application标签中加入android:persistent="true"属性后的确就能够达到保证该应用程序所在进程不会被LMK杀死。但有个前提就是应用程序必须是系统应用，也就是说应用程序不能采用通常的安装方式。必须将应用程序的apk包直接放到/system/app目录下。而且必须重启系统后才能生效。

除了一般的几种优先级外，还存在着coreserver，system这样的永远不会被LMK回收的优先级。系统中的电话应用就是coreserver优先级的。

通过查看源代码可以知道，只有应用程序的flag同时为FLAG_SYSTEM和FLAG_PERSISTENT时，才会被设置为coreserver优先级

if ((info.flags&(ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM|ApplicationInfo.FLAG_PERSISTENT))
                == (ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM|ApplicationInfo.FLAG_PERSISTENT)) {
            app.persistent = true;
            app.maxAdj = CORE_SERVER_ADJ;
        }

FLAG_SYSTEM在应用程序apk放在/system/app下时会被设置。所以才会出现只设置android:persistent="true"仍然会被杀死的情况。

测试时发现，将应用程序放到/system/app后不重启系统，仍然会被识别为普通的进程。当系统重新启动时，会在一开始就启动该进程并把它优先级设置为coreserver。

通过dumpsys activity命令能够很明显的看出其中差别。

Running processes (most recent first):
    App  # 3: adj=   2/1 ProcessRecord{30858c20 1877:com.android.email/10014} (started-services)
    PERS # 2: adj=-100/0 ProcessRecord{308fb390 1713:system/1000} (fixed)
    App  # 1: adj=   0/0 ProcessRecord{30908198 1794:android.process.acore/10005} (top-activity)
    PERS # 0: adj= -12/0 ProcessRecord{3090d488 1789:xiao.xiong.test/10026} (fixed)

而且adj=-12时，这个进程通过ddms手动stop后会立即启动

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方法

对于一个service，可以首先把它设为在前台运行：

public void MyService.onCreate() {
        super.onCreate();
        Notification notification = new Notification(android.R.drawable.my_service_icon,"my_service_name",System.currentTimeMillis());
        PendingIntent p_intent = PendingIntent.getActivity(this, 0,
                new Intent(this, MyMainActivity.class), 0);
        notification.setLatestEventInfo(this, "MyServiceNotification, "MyServiceNotification is Running!",p_intent);
        Log.d(TAG, String.format("notification = %s", notification));
        startForeground(0x1982, notification);   // notification ID: 0x1982, you can name it as you will.
}

相较于/data/app下的应用，放在/system/app下的应用享受更多的特权，比如若在其Manifest.xml文件中设置persistent属性为true，则可使其免受out-of-memory killer的影响。

如应用程序'Phone'的AndroidManifest.xml文件：

<application android:name="PhoneApp"
                 android:persistent="true"
                 android:label="@string/dialerIconLabel"
                 android:icon="@drawable/ic_launcher_phone">
         ...
    </application>

设置后app提升为系统核心级别，任何情况下不会被kill掉, settings->applications里面也会屏蔽掉stop操作。

这样设置前的log:   

Proc #19: adj=svc  /B 4067b028 255:com.xxx.xxx/10001 (started-services)

    # cat /proc/255/oom_adj

    4

设置后的log:  

PERS #19: adj=core /F 406291f0 155:com.xxx.xxx/10001 (fixed)

    # cat /proc/155/oom_adj

     -12                # 这是CORE_SERVER_ADJ

注：init进程的oom_adj为-16（即SYSTEM_ADJ）： cat  /proc/1/oom_adj

Android相关部分分析

在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java中有以下的代码：

final ProcessRecord addAppLocked(ApplicationInfo info) {
        ProcessRecord app = getProcessRecordLocked(info.processName, info.uid);
        if (app == null) {
            app = newProcessRecordLocked(null, info, null);
            mProcessNames.put(info.processName, info.uid, app);
            updateLruProcessLocked(app, true, true);
        }    
        if ((info.flags&(ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM|ApplicationInfo.FLAG_PERSISTENT))
                == (ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM|ApplicationInfo.FLAG_PERSISTENT)) {
            app.persistent = true;
            app.maxAdj = CORE_SERVER_ADJ;             // 这个常数值为-12。
        }    
        if (app.thread == null && mPersistentStartingProcesses.indexOf(app) < 0) {
            mPersistentStartingProcesses.add(app);
            startProcessLocked(app, "added application", app.processName);
        }    

        return app;
    }

可见要想成为core service （即app.maxAdj = CORE_SERVER_ADJ(-12)），应用程序需要FLAG_SYSTEM和FLAG_PERSISTENT两个标志，FLAG_SYSTEM指的是应用位于/system/app下，FLAG_PERSISTENT就是指persistent属性。

而对于frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java，则调用ActivityManagerService.setSystemProcess();

把自己的 app.maxAdj 设置成SYSTEM_ADJ，即-16。

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Android中的进程是托管的，当系统进程空间紧张的时候，会依照优先级自动进行进程的回收。由此带来三个问题：

回收规则:  什么时候回收与回收哪一个？

避免误杀:  如何阻止被回收？

数据恢复与保存:  被回收了怎么办？

Android将进程分为6个等级,它们按优先级顺序由高到低依次是:

前台进程( FOREGROUND_APP)

可视进程(VISIBLE_APP )

次要服务进程(SECONDARY_SERVER )

后台进程 (HIDDEN_APP)

内容供应节点(CONTENT_PROVIDER)

空进程(EMPTY_APP)

特征：

如果一个进程里面同时包含service和可视的activity，那么这个进程应该归于可视进程，而不是service进程。

另外，如果其他进程依赖于它的话，一个进程的等级可以提高。例如，一个A进程里的service被绑定到B进程里的组件上，进程A将总被认为至少和B进程一样重要。

系统中的phone服务被划分到前台进程而不是次要服务进程.

在android中，进程的oom_adj值也就代表了它的优先级。oom_adj值越高代表该进程优先级越低。文件/init.rc中有以下属性设置：

setprop ro.FOREGROUND_APP_ADJ       0

    setprop ro.VISIBLE_APP_ADJ                     1

    setprop ro.SECONDARY_SERVER_ADJ   2

    setprop ro.HIDDEN_APP_MIN_ADJ           7

    setprop ro.CONTENT_PROVIDER_ADJ  14

    setprop ro.EMPTY_APP_ADJ                    15

/init.rc中，将PID为1的进程(init进程)的oom_adj设置为SYSTEM_ADJ(-16):

# Set init its forked children's oom_adj.

    write /proc/1/oom_adj –16

查看本机设置：

cat /sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj

0,1,2,7,14,15

回收时，文件/init.rc中:

setprop ro.FOREGROUND_APP_MEM       1536      //    6M

   setprop ro.VISIBLE_APP_MEM                     2048     //    8M

   setprop ro.SECONDARY_SERVER_MEM   4096     //  16M

   setprop ro.HIDDEN_APP_MEM                     5120     //  20M

   setprop ro.CONTENT_PROVIDER_MEM    5632     //  22.4M

   setprop ro.EMPTY_APP_MEM                      6144     //  24M

这些数字也就是对应的内存阈值，一旦低于该值，Android便开始按顺序关闭相应等级的进程。

注意这些数字的单位是page： 1 page = 4 kB。所以上面的六个数字对应的就是(MB): 6,8,16,20,22,24。

查看现在的内存阈值设置：

cat /sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree

要想重新设置该值（对应不同的需求）:

echo   "1536,2048,4096,5120,15360,23040">/sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree

这样当可用内存低于90MB的时候便开始杀死"空进程"，而当可用内存低于60MB的时候才开始杀死"内容供应节点"类进程。

具体的回收实现在ActivityManagerService.java中的函数trimApplications()：

首先移除package已被卸载的无用进程；

基于进程当前状态，更新oom_adj值，然后进行以下操作：

1) 移除没有activity在运行的进程;

2) 如果AP已经保存了所有的activity状态，结束这个AP。

最后，如果目前还是有很多activities 在运行，那么移除那些activity状态已经保存好的activity。

更新oom_adj的值：

在ActivityManagerService.java文件的ComputeOomAdjLocked() 中计算出进程的oom_adj，例如:

if (app == TOP_APP) {
            // The last app on the list is the foreground app.
            adj = FOREGROUND_APP_ADJ;
            app.adjType = "top-activity";
        }

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Android kernel中的low memory killer

Android的Low Memory Killer根据需要（当系统内存短缺时）杀死进程释放其内存，源代码在kernel/drivers/misc/lowmemorykiller.c中。简单说，就是寻找一个最合适的进程杀死，从而释放它占用的内存。

最合适的进程是:

oom_adj越大

占用物理内存越多

一旦一个进程被选中，内核会发送SIGKILL信号将之杀死：

for_each_process(p) {
        ……
        if(selected == NULL ||   p->oomkilladj > selected->oomkilladj ||
              (p->oomkilladj == selected->oomkilladj && tasksize > selected_tasksize))
        {
             selected = p;
        }
   }
   if(selected != NULL) {
        force_sig(SIGKILL, selected);
   }

查看LRU列表：adb shell dumpsys activity

当activitydemo在前台时：

包含Service的进程的优先级比较高，在computeOomAdjLocked中将其分为了两小类:

static final int MAX_SERVICE_INACTIVITY = 30*60*1000;                 
      if (now < (s.lastActivity+MAX_SERVICE_INACTIVITY)) {
               if (adj > SECONDARY_SERVER_ADJ) {
                            adj = SECONDARY_SERVER_ADJ;
                            app.adjType = "started-services";
                            app.hidden = false;
               }
      }
      if (adj > SECONDARY_SERVER_ADJ) {
                        app.adjType = "started-bg-services";
      }

完全让进程不被kill是不可能的，我们可以通过一些操作，使进程被kill的几率变小：

提高进程的优先级:

* 后台操作采用运行于前台的Service形式，因为一个运行着service的进程比一个运行着后台activity的等级高；

* 按back键使得进程中的activity在后台运行而不是destory，需重载back按键(没有任何activity在运行的进程优先被杀).

* 依赖于其他优先级高的进程；

强制修改进程属性：

* 在进程中设置：setPersistent(true);

* 在Manifest文件中设置（如上）。