前言
今年最后一篇,《Android面试题思考与解答21年1月刊》送给大家。
提前预祝大家新年快乐
!
希望大家在新的一年:
财运亨通、牛气冲天、爱情工作双丰收、成为移动端发展的中坚力量!
介绍
《面试题思考与解答》系列期刊是将每月的知识点进行总结汇总。
要声明的一点是:面试题的目的不是为了让大家背题,而是从不同维度帮助大家复习
,取长补短。
希望大家都能找到满意的工作。
以下为2021年1月刊内容。
简述Android系统启动流程
Android系统中启动的第一个进程是哪个?
(一般不会问这么深,可以作为知识扩展了解)
这个问题涉及到内核层的启动情况了。
在Kernel层,Android系统会启动linux内核
。
我们知道Android
的核心系统服务都是基于Linux内核
的,但是这个Linux内核
到底该怎么理解呢?
Linux内核
并不指的是Linux操作系统,内核只包括最基本的内存模型,进程调度,权限安全等等。操作系统值得是一个更广的概念,不光有内核,还有自己的设备驱动,应用程序框架以及一些应用程序软件等等。所以Android、Ubuntu
等都是基于Linux内核的不同的操作系统。
所以启动了linux内核
,就是启动了内核中内存模型,进程调度,安全机制,加载驱动等等,而linux内核中的功能都需要上册的虚拟机进行调用执行。
内核中就启动了系统中的第一个进程:
swapper进程(pid=0)
,该进程又称为idle进程, 系统初始化过程Kernel由无到有开创的第一个进程, 用于初始化进程管理、内存管理。并且会加载屏幕硬件,相机硬件等,这一步就会涉及到待会说到的HAL层了。
第一个用户级进程是哪个?
init进程
是Android系统中用户空间的第一个进程,是所有用户进程的鼻祖。
启动入口在system/core/init/init.cpp
文件中,init进程
中主要做了这些事:
- 孵化出
用户守护进程
。守护进程就是运行在后台的特殊进程,它不存在控制终端,会周期性处理一些任务。比如logd进程
,就是用来进行日志的读写操作。 - 启动了一些重要服务。比如
开机动画
。 - 孵化了
Zygote进程
。Zygote进程大家都或多或少了解一些了,我们所有的应用程序都是由它孵化出来的。 - 孵化了
Media Server进程
,用来启动和管理整个C++ framework,比如相机服务(camera Service)。
Zygote进程做了些什么工作?
创建服务端Socket
,为后续创建进程通信做准备。加载虚拟机
。没错,在Zygote进程中,会去加载下层的虚拟机。fork了System Server进程
。SystemServer进程大家应该都熟悉了吧,是Zygote fork的第一个进程,负责启动和管理Java Framework层,包括ActivityManagerService,PackageManagerService,WindowManagerService、binder线程池等等。这就涉及到APP的启动流程了,后续几篇会细说下。fork了第一个应用进程——Launcher
,以及后续的一些系统应用进程,这就到了最上面一层——应用层了。
Activity启动流程中,大部分都是用Binder通讯,为啥跟Zygote通信的时候要用socket呢
此题来自每日一问(https://www.wanandroid.com/wenda/show/10482)
评论区主要有以下观点:
ServiceManager
不能保证在zygote起来的时候已经初始化好,所以无法使用Binder。Socket
的所有者是 root,只有系统权限用户才能读写,多了安全保障。Binder
工作依赖于多线程,但是fork的时候是不允许存在多线程的,多线程情况下进程fork容易造成死锁,所以就不用Binder了。
反射可以修改final类型成员变量吗?
final我们应该都知道,修饰变量的时候代表是一个常量,不可修改。那利用反射能不能达到修改的效果呢?
我们先试着修改一个用final修饰的String
变量。
public class User { private final String name = "Bob"; private final Student student = new Student(); public String getName() { return name; } public Student getStudent() { return student; } } User user = new User(); Class clz = User.class; Field field1 = null; try{ field1=clz.getDeclaredField("name"); field1.setAccessible(true); field1.set(user,"xixi"); System.out.println(user.getName()); }catch(NoSuchFieldException e){ e.printStackTrace(); }catch(IllegalAccessException e){ e.printStackTrace(); }
打印出来的结果,还是Bob
,也就是没有修改到。
我们再修改下student
变量试试:
field1 = clz.getDeclaredField("student"); field1.setAccessible(true); field1.set(user, new Student()); 打印: 修改前com.example.studynote.reflection.Student@77459877 修改后com.example.studynote.reflection.Student@72ea2f77
可以看到,对于正常的对象变量即使被final
修饰也是可以通过反射进行修改的。
这是为什么呢?为什么String
不能被修改,而普通的对象变量可以被修改呢?
先说结论,其实String
值也被修改了,只是我们无法通过这个对象获取到修改后的值。
这就涉及到JVM的内联优化
了:
内联函数,编译器将指定的函数体插入并取代每一处调用该函数的地方(上下文),从而节省了每次调用函数带来的额外时间开支。
简单的说,就是JVM在处理代码的时候会帮我们优化代码逻辑,比如上述的final变量
,已知final
修饰后不会被修改,所以获取这个变量的时候就直接帮你在编译阶段就给赋值了。
所以上述的getName
方法经过JVM编译内联优化后会变成:
public String getName() { return "Bob"; }
所以无论怎么修改,都获取不到修改后的值。
有的朋友可能提出直接获取name呢?比如这样:
//修改为public public final String name = "Bob"; //反射修改后,打印user.name field1=clz.getDeclaredField("name"); field1.setAccessible(true); field1.set(user,"xixi"); System.out.println(user.name);
不好意思,还是打印出来Bob。这是因为System.out.println(user.name)
这一句在经过编译后,会被写成:
System.out.println(user.name) //经过内联优化 System.out.println("Bob")
所以:
反射是可以修改final变量的,但是如果是基本数据类型或者String类型的时候,无法通过对象获取修改后的值,因为JVM对其进行了内联优化。
那有没有办法获取修改后的值呢?
有,可以通过反射中的Field.get(Object obj)
方法获取:
//获取field对应的变量在user对象中的值 System.out.println("修改后"+field.get(user));
反射获取static静态变量
说完了final,再说说static
,怎么修改static修饰的变量呢?
我们知道,静态变量是在类的实例化之前就进行了初始化(类的初始化阶段)
,所以静态变量是跟着类本身走的,跟具体的对象无关,所以我们获取变量就不需要传入对象,直接传入null即可:
public class User { public static String name; } field2 = clz.getDeclaredField("name"); field2.setAccessible(true); //获取静态变量 Object getname=field2.get(null); System.out.println("修改前"+getname); //修改静态变量 field2.set(null, "xixi"); System.out.println("修改后"+User.name);
如上述代码:
Field.get(null)
可以获取静态变量。Field.set(null,object)
可以修改静态变量。
怎么提升反射效率
- 1、缓存重复用到的对象
利用缓存,其实我不说大家也都知道,在平时项目中用到多次的对象也会进行缓存,谁也不会多次去创建。
但是,这一点在反射中尤为重要,比如Class.forName
方法,我们做个测试:
long startTime = System.currentTimeMillis(); Class clz = Class.forName("com.example.studynote.reflection.User"); User user; int i = 0; while (i < 1000000) { i++; //方法1,直接实例化 user = new User(); //方法2,每次都通过反射获取class,然后实例化 user = (User) Class.forName("com.example.studynote.reflection.User").newInstance(); //方法3,通过之前反射得到的class进行实例化 user = (User) clz.newInstance(); } System.out.println("耗时:" + (System.currentTimeMillis() - startTime));
打印结果:
1、直接实例化 耗时:15 2、每次都通过反射获取class,然后实例化 耗时:671 3、通过之前反射得到的class进行实例化 耗时:31
所以看出来,只要我们合理的运用这些反射方法,比如Class.forName,Constructor,Method,Field
等,尽量在循环外就缓存好实例,就能提高反射的效率,减少耗时。
- 2、setAccessible(true)
之前我们说过当遇到私有变量和方法的时候,会用到setAccessible(true)
方法关闭安全检查。这个安全检查其实也是耗时的。
所以我们在反射的过程中可以尽量调用setAccessible(true)
来关闭安全检查,无论是否是私有的,这样也能提高反射的效率。
- 3、ReflectASM
ReflectASM 是一个非常小的 Java 类库,通过代码生成来提供高性能的反射处理,自动为 get/set 字段提供访问类,访问类使用字节码操作而不是 Java 的反射技术,因此非常快。
ASM是一个通用的Java字节码操作和分析框架。它可以用于修改现有类或直接以二进制形式动态生成类。
简单的说,这是一个类似反射,但是不同于反射的高性能库。他的原理是通过ASM库
,生成了一个新的类,然后相当于直接调用新的类方法,从而完成反射的功能。
感兴趣的可以去看看源码,实现原理比较简单——https://github.com/EsotericSoftware/reflectasm。
小总结:经过上述三种方法,我想反射也不会那么可怕到大大影响性能的程度了,如果真的发现反射影响了性能以及实际使用的情况,也许可以研究下,是否是因为没用对反射和没有处理好反射相关的缓存呢?
反射原理
如果我们试着查看这些反射方法的源码,会发现最终都会走到native
方法中,比如
getDeclaredField
方法会走到
public native Field getDeclaredField(String name) throws NoSuchFieldException;
那么在底层,是怎么获取到类的相关信息的呢?
首先回顾下JVM加载Java文件
的过程:
编译阶段
,.java文件会被编译成.class文件,.class文件是一种二进制文件,内容是JVM能够识别的机器码。.class文件
里面依次存储着类文件的各种信息,比如:版本号、类的名字、字段的描述和描述符、方法名称和描述、是不是public、类索引、字段表集合,方法集合等等数据。- 然后,JVM中的类加载器会读取字节码文件,取出二进制数据,加载到内存中,并且解析
.class
文件的信息。 - 类加载器会获取类的二进制字节流,在内存中生成代表这个类的
java.lang.Class
对象。 - 最后会开始类的生命周期,比如
连接、初始化
等等。
而反射,就是去操作这个 java.lang.Class
对象,这个对象中有整个类的结构,包括属性方法等等。
总结来说就是,.class
是一种有顺序的结构文件,而Class对象
就是对这种文件的一种表示,所以我们能从Class对象
中获取关于类的所有信息,这就是反射的原理。