Android内存回收机制——Activity被系统回收了？

日常开发中经常会出现这样的情景，测试跟开发唇枪舌战“为什么从其他app返回，页面内容要重新加载呢，这肯定是个bug”，“Activity被系统回收了，不是bug”；“为什么切换到后台，这个app心跳不在线了呢，这肯定也是bug”，“这是后台进程被系统回收了，算什么bug”。内存回收是在Android开发中经常接触到的概念，但是你真的了解内存回收吗？这篇我们就来简单探讨下Android的内存回收机制。

Android内存回收机制

Addroid系统在设计时处于用户体验和性能优化的角度，设计了LMK机制：Low Memory Killer简称LMK,用于处理内存回收调度。

简单来说就是，当app切换到后台时，为了能在用户再次打开app时，及时进行响应加快app打开时间，Android系统对于切换到后台的app，并不会立即杀死回收，而是在保证系统资源足够的情况下，尽可能的提升app进程在系统内存中的留存时间，只有当系统内存资源不足时，按照一定的优先级将app进程回收，这套机制就是LMK。

Android进程分类

Android系统根据app当前状态和组件运行声明周期，按照进程重要程度，将app进程进行了分类。

在Android 5.0之前，系统将app进程分为了5类，分别是：

• 前台进程——IMPORTANCE_FOREGROUND
  • 简单来说：当前用户正在操作的进程。
  • 比如一下任意一个，都会被认为是前台进程：
    • 它正在用户的互动屏幕上运行一个 Activity（其 onResume() 方法已被调用）。
    • 它有一个 BroadcastReceiver 目前正在运行（其 BroadcastReceiver.onReceive() 方法正在执行）。
    • 它有一个 Service 目前正在执行其某个回调（Service.onCreate()、Service.onStart() 或 Service.onDestroy()）中的代码。
• 可见进程——IMPORTANCE_VISIBLE
  • 正在进行用户当前知晓的任务，也就是说能够被用户感知到的进程。
  • 比如：
    • 它正在运行的 Activity 在屏幕上对用户可见，但不在前台（其 onPause() 方法已被调用）。举例来说，如果前台 Activity 显示为一个对话框，而这个对话框允许在其后面看到上一个 Activity，则可能会出现这种情况。
    • 它有一个 Service 正在通过 Service.startForeground()（要求系统将该服务视为用户知晓或基本上对用户可见的服务）作为前台服务运行。
    • 系统正在使用其托管的服务实现用户知晓的特定功能，例如动态壁纸、输入法服务等。
• 服务进程——IMPORTANCE_SERVICE
  • 含一个已使用 startService() 方法启动的 Service。
  • 注意：
    • 这里说的服务进程是指Service是单独的进程，此进程中没有启动过Activity。
    • 并且在30分钟内活跃过的服务进程。
• 后台进程——IMPORTANCE_BACKGROUND
  • app切换到后台，app通常包含用户当前不可见的一个或多个 Activity 实例（onStop() 方法已被调用并返回）。
• 空白进程——IMPORTANCE_EMPTY

当然在5.0之后的Android系统中，对进程分类再次进行的细化，比如：

• Android 5.0，新增了
  • • IMPORTANCE_PERCEPTIBLE
    • IMPORTANCE_CANT_SAVE_STATE
    • IMPORTANCE_CACHED
      • 等同于IMPORTANCE_BACKGROUND
  • Android 11.0，新增到了9种
    • IMPORTANCE_TOP_SLEEPING
      • 前台app，但是系统进入的休眠，此app进程。
    • IMPORTANCE_FOREGROUND_SERVICE
      • 将Service.startForeground()前台服务这种情况进行了拆分，单列。

这里就不详细介绍了，可以通过源码：android.app.ActivityManager.RunningAppProcessInfo查看详细的定义和注释介绍。

ADJ

刚开始提到了当系统内存资源不足时，系统会按照一定的优先级将app进程回收，这个优先级就是adj。

App进程启动时，Android系统会为其分配一个单独的adj，adj的取值会随着进程的状态和其组件的生命周期动态变化。

查看系统adj

Android维护了一套adj值与可用内存的对应关系，他们是一一对应的，当可用内存达到阈值时，会将对应adj的进行进行回收，释放资源。

minfree和adj文件是描述系统可用内存与对应进程优先级的关系，分成多个等级两个文件值是一一对应的。

aosp:/sys/module/lowmemorykiller/parameters # cat minfree
18432,23040,27648,32256,36864,46080
aosp:/sys/module/lowmemorykiller/parameters # cat adj
0,100,200,300,900,906

通过查看sys/module/lowmemorykiller/parameters/下的minfree和adj文件，可用获得内存阈值与adj对应关系。以上面数据为例：

注意：menfree值单位是page， 1page = 4K。

当系统可用内存小于46080 * 4 / 1024 = 180(M)时，系统会将adj大于906的进程回收，从而释放内存，同理，当系统可用内存小于18432 * 4 / 1024 = 72 M时，系统会将adj大于0的进程回收。

应用进程adj

App进程启动时，Android系统会为其分配一个单独的adj，进程adj的大小也可以通过adb命令进行查看。

// 查看应用进程号
aosp:/ # ps |grep com.zhong.event
u0_a45    2104  1060  1153372 92444          0 c7f29c02 S com.zhong.event
// 查看进程adj值
aosp:/ # cat /proc/2104/oom_score_adj
// com.zhong.event为前台应用，adb = 0
0

进程adj值，可以通过查看文件/proc/进程号/oom_score_adj获得。

我们按Home键，将应用切换到后台，再次查看其adj值：

aosp:/ # cat /proc/2104/oom_score_adj
700

手动kill掉进程后再次查看：

aosp:/ # cat /proc/2104/oom_score_adj
sh: cat: /proc/2104/oom_score_adj: No such file or directory
1|aosp:/ #

可以发现，进程的adj值是动态变化的，且只有当应用进程存活时，系统才会为期分配adj。

注意：adj取值根据系统版本不同，硬件配置不同，会有差异，但是关系是一样的。

adj级别

adj值是动态变化的，系统会根据当前app状态及四大组件生命周期变化等因素，动态改变adj值，常见级别如下：

以下类型的adj取值，同样会因为不同Android版本不同，硬件配置不同，甚至不同厂家等原因会有所差异。

ADJ级别	取值	含义
NATIVE_ADJ	-1000	native进程
SYSTEM_ADJ	-900	仅指system_server进程
PERSISTENT_PROC_ADJ	-800	系统persistent进程
PERSISTENT_SERVICE_ADJ	-700	关联着系统或persistent进程
FOREGROUND_APP_ADJ	0	前台进程，用户目前执行操作所需的进程。
VISIBLE_APP_ADJ	100	可见进程，正在进行用户当前知晓的任务，
PERCEPTIBLE_APP_ADJ	200	可感知进程，ForegroundService
BACKUP_APP_ADJ	300	备份进程
HEAVY_WEIGHT_APP_ADJ	400	重量级进程
SERVICE_ADJ	500	服务进程，纯Service进程
HOME_APP_ADJ	600	Home进程，launcher app
PREVIOUS_APP_ADJ	700	上一个进程
SERVICE_B_ADJ	800	B List中的Service，资源不足时Service进程，降级
CACHED_APP_MIN_ADJ	900	不可见进程的adj最小值，activity finish
CACHED_APP_MAX_ADJ	906	不可见进程的adj最大值

我们重点关注下表格中加粗部分就可以了，可以看到这其中好多类型与我们上文介绍的Android进程分类有很明显的对应关系。

adj < 0

这些进程基本都是系统处理的进程，不用太多关注。唯一需要注意的是PERSISTENT_SERVICE_ADJ这种情况，当app的AndroidManifest.xml中添加了android:persistent="true"属性，并且app必须是系统内置app（必须内置/system/app下），满足这个必要条件的基础上，系统在开机时会自动创建app进程，并且进程的优先级是PERSISTENT_SERVICE_ADJ(-800)。当手动杀死进程时，系统还会自动重启进程，这在开发系统内置应用时，处理进程保活会很有效。

FOREGROUND_APP_ADJ， adj = 0

对应进程类型的前台进程，当app满足一下任意条件时，就属于adj = 0的情况：

• 它正在用户的互动屏幕上运行一个 Activity（其 onResume() 方法已被调用）。
• 它有一个 BroadcastReceiver 目前正在运行（其 BroadcastReceiver.onReceive() 方法正在执行）。
• 它有一个 Service 目前正在执行其某个回调（Service.onCreate()、Service.onStart() 或 Service.onDestroy()）中的代码。

VISIBLE_APP_ADJ, adj = 100

对应可见进程，但是不包含Service.startForeground()前台服务情况：

• 它正在运行的 Activity 在屏幕上对用户可见，但不在前台（其 onPause() 方法已被调用）。举例来说，如果前台 Activity 显示为一个对话框，而这个对话框允许在其后面看到上一个 Activity，则可能会出现这种情况。

PERCEPTIBLE_APP_ADJ, adj = 200

使用Service.startForeground()启动前台服务进程。

SERVICE_ADJ， adj = 500

对应服务进程：

• 这里说的服务进程是指Service是单独的进程，此进程中没有启动过Activity。
• 并且在30分钟内活跃过的服务进程。

HOME_APP_ADJ, adj = 600

Home进程，对应launcher属性的进程，类型为ACTIVITY_TYPE_HOME的应用。

PREVIOUS_APP_ADJ， adj = 700

用户使用的上一个进程（有activity没有finish），通常是用户两个app间切换时，被切换到后台的应用。

这里“上一个”的概念，不单只上一个使用app，如：用户从A应用切换到B应用，又从B应用切换到C应用，这时A应用可能是PREVIOUS_APP_ADJadj = 700。

CACHED_APP_MIN_ADJ， adj = 900

对应后台进程，app切换到后台：

• app通常包含用户当前不可见的一个或多个 Activity 实例（onStop() 方法已被调用并返回）。
• 通常是所有Activity都被finish。

其他的adj类型，大都是一些进程的特殊状态，不再详述了，这里在提一下SERVICE_B_ADJ。

SERVICE_B_ADJ， adj = 800

SERVICE_B_ADJ类型，可以理解成是SERVICE_ADJ状态的降级，当出现一些特殊情况，如资源不足Service进程可能会被降级成SERVICE_B_ADJ。

除此之外，对应同级别，同样adj值的进程，系统会优先回收占用内存高的app进程。

引用部分官方文档内容：

低内存终止守护进程

很多时候，kswapd 不能为系统释放足够的内存。在这种情况下，系统会使用 onTrimMemory() 通知应用内存不足，应该减少其分配量。如果这还不够，内核会开始终止进程以释放内存。它会使用低内存终止守护进程 (LMK) 来执行此操作。

LMK 使用一个名为 oom_adj_score 的“内存不足”分值来确定正在运行的进程的优先级，以此决定要终止的进程。最高得分的进程最先被终止。后台应用最先被终止，系统进程最后被终止。下表列出了从高到低的 LMK 评分类别。评分最高的类别，即第一行中的项目将最先被终止：

Android 进程，高分在上

以下是上表中各种类别的说明：

• 后台应用：之前运行过且当前不处于活动状态的应用。LMK 将首先从具有最高 oom_adj_score 的应用开始终止后台应用。
• 上一个应用：最近用过的后台应用。上一个应用比后台应用具有更高的优先级（得分更低），因为相比某个后台应用，用户更有可能切换到上一个应用。
• 主屏幕应用：这是启动器应用。终止该应用会使壁纸消失。
• 服务：服务由应用启动，可能包括同步或上传到云端。
• 可觉察的应用：用户可通过某种方式察觉到的非前台应用，例如运行一个显示小界面的搜索进程或听音乐。
• 前台应用：当前正在使用的应用。终止前台应用看起来就像是应用崩溃了，可能会向用户提示设备出了问题。
• 持久性（服务）：这些是设备的核心服务，例如电话和 WLAN。
• 系统：系统进程。这些进程被终止后，手机可能看起来即将重新启动。
• 原生：系统使用的极低级别的进程（例如，kswapd）。

设备制造商可以更改 LMK 的行为。

更多关于ADJ详细的介绍和相关介绍，可以参考大佬的文章：《解读Android进程优先级ADJ算法》，讲解的特别详细了，膜拜大佬。。

从进程回收来看服务保活

了解了Android进程回收的机制和原理，对后台服务的保活也有一定的启发，简单来说就是尽可能的提高服务进程的adj级别：

• 特殊情况下可以通过android:persistent="true"属性将进程提升至PERSISTENT_SERVICE_ADJ(-800)级别，近乎无敌。当然了条件也是非常苛刻的：app必须内置为系统应用。
• 使用前台服务Service.startForeground(),将进程提升至PERCEPTIBLE_APP_ADJ(200)。
• UI进程与服务进程分离，当app切换到后台，未分离的Service进程（app进程）降级为CACHED_APP_MIN_ADJ(900),而进程分离的Service进程，始终保持为SERVICE_ADJ(500)。
• 内存优化，对应同级别，同样adj值的进程，系统会优先回收占用内存高的app进程。

小结

回到最开始的问题：Activity被系统回收了？只可能是因为整个app进程被系统回收吗？其实并不是，我们知道Android系统为每个app进程分配一个内存上限，当app使用内存，超过此上限时，就会发生OOM异常。针对此场景Android系统也制定了一些对Activity栈进行回收的机制，简单来说：

对于单栈（TaskRecord）应用，在前台的时候，所有界面都不会被回收，只有多栈情况下，系统才会回收不可见栈的Activity。

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