Android面试题——高级开发面试题1

发表于 2022-11-30 分类于面试相关， Android面试题阅读时长 ≈ 5 分钟

一面试题概述

请简单的分析一下Android系统启动流程的原理？
App启动状态有哪几种，各自的启动流程是怎么样的？
当项目中遇到黑白屏问题，你有什么好的解决方案？
如何查看方法内的耗时时间与方法分析？
介绍一下AMS加载Applicaton流程？
启动过程中有那几个问题需要处理？
WMS管理UI的流程对启动优化的意义什么？

二面试题解答

2.1 请简单的分析一下Android系统启动流程的原理？

1-过程简化分析：

* BootLoader：接通电源后，Boot ROM加载BootLoader到RAM

* Linux kernel：Linux内核负责初始化各种软硬件环境，加载驱动程序，挂载根文件系统等

* init进程：在init进程中，挂载虚拟文件系统、启动property服务、当然更重要的是包括了启动的各种系统服务：
serviceManager、adbd、mediasever、zygote、bootanmation等。

* zygote进程：zygote进程是Android系统最重要的进程之一。
后续Android中的应用进程都是由zygote进程fork出来的。
因此，zygote是Android系统所有应用进程的父进程

* systemServer进程：SystemServer进程，被称为系统服务进程，属于Android framework层的源码实现，
通过android studio打开SystemServer.java，能够看到其中声明了大量的android的系统服务

* launcher的启动：就是laucher程序的启动的入口函数

* BootAnimation退出：Launcher启动完成之后，开机动画会进行出，
这样给用户的体验就是开机后，就直接进入到桌面了

2-启动架构图：

2.2 App启动状态有哪几种，各自的启动流程是怎么样的？

2.2.1 APP启动状态

1
2
3

* 冷启动：App进程创建
* 热启动：Activity已创建，从后台到前台
* 温启动：App进程存在，但Activity结束

2.2.2 各自启动流程

1-冷启动

系统不存在App进程（APP首次启动或APP被完全杀死）时启动APP，此时，APP的启动将经历两个阶段：

第一阶段：

加载并启动app;
app启动后，第一时间为app显示一个空白的window；
创建app进程

第二阶段：

系统一旦创建了app进程，app进程就要负责做以下的任务：

创建app对象

启动主进程ActivityThread；
创建MainActivity；
渲染视图；
执行onLayout；
执行onDraw
完成第一次绘制后，把mainActivity替换已经展示的BackgroundWindow，即空白window。

2-热启动

当我们按了Home键或其它情况app被切换到后台，再次启动app的过程。
热启动时，系统将activity带回前台。如果应用程序的所有activity存在内存中，则应用程序可以避免重复对象初始化、渲染、绘制操作
如果由于内存不足导致对象被回收，则需要在热启动时重建对象，此时与冷启动时将界面显示到手机屏幕上一样。

3-温启动

温启动包含了冷启动的一些操作，由于app进程依然在，温启动只执行冷启动的第二阶段，这代表着它比热启动有更多的开销。

温启动有很多场景，例如：

用户按连续按返回退出了app，然后重新启动app；
由于系统收回了app的内存，然后重新启动app。

2.3 当项目中遇到黑白屏问题，你有什么好的解决方案？

2.3.1 为什么会有黑白屏

在桌面点击应用图标后，在app进程没有创建的情况下，需要时间创建app进程，初始化资源，
以及启动首页Activity的（这里讨论的首页是指AndroidManifest里面标志的启动页），
这就意味点击图标不能马上看到启动页。

为了不让用户有卡顿的感觉，谷歌有了Preview Window，在启动页没有绘制完成时，
会先初始化一个Window，我们通常看到的黑屏或白屏，就是这个预览窗口。

2.3.2 怎么知道是黑屏还是白屏？

1 2	查看这个AppTheme,找到`name="android:windowBackground"`这个属性，查看属性下的内容，就能知道是黑屏还是白屏，这个属性就是设置预览窗口的背景。

2.3.3 如何解决黑白屏

1 2	1. theme下面的`android:windowIsTranslucent`属性 2. 启动activity的theme设置启动图片

2.4 如何查看方法内的耗时时间与方法分析？

借助于Android自带的分析工具：

1-Traceview

Android Traceview是Android开发中的性能分析工具，
它可以用来分析Android应用程序的性能，特别是在CPU和内存方面。
Traceview提供了一个可视化的界面，可以查看应用程序在运行过程中各个方法的调用情况、执行时间、CPU占用率等信息。

使用Traceview进行性能分析通常包括以下步骤：

1-收集跟踪数据：通过在应用程序中插入跟踪代码或者使用命令行工具，收集应用程序的运行数据。
2-导出跟踪数据：将收集到的跟踪数据导出到Traceview格式文件。
3-打开Traceview：使用Android Studio或者其他兼容的工具打开Traceview文件。
4-分析跟踪数据：在Traceview中，你可以查看方法调用树、方法执行时间、CPU占用率等信息，来了解应用程序的性能瓶颈。
5-优化性能：根据分析结果，进行相应的性能优化，比如减少方法调用次数、优化算法、减少内存占用等。

Traceview是Android开发中非常有用的工具，可以帮助开发者找出应用程序的性能问题，
并进行相应的优化，提高应用程序的性能和用户体验

2-systrace

Systrace是Android开发中用于系统级性能分析的工具，
它能够提供更全面的性能数据，包括CPU、内存、GPU、电源等方面的信息。
Systrace通过在设备上运行并收集数据，然后将数据可视化呈现，帮助开发者分析应用程序和系统之间的交互和性能问题。

使用Systrace进行性能分析通常包括以下步骤：

1-准备环境：确保你的开发环境已经设置好，包括连接到要分析的Android设备或模拟器，并且已经安装了必要的开发工具。
2-收集跟踪数据：运行Systrace工具，收集设备上的性能数据。
你可以通过命令行工具或者Android Studio中的"Android Profiler"工具来启动Systrace。
3-导出跟踪数据：将收集到的性能数据导出到Systrace格式文件。
4-打开Systrace：使用Chrome浏览器打开Systrace文件。
5-分析跟踪数据：在Systrace中，你可以查看各个系统组件和进程之间的交互情况、
CPU、内存、GPU等资源的使用情况，以及应用程序的执行时间线等信息。
6-优化性能：根据分析结果，进行相应的性能优化，比如减少CPU和内存的占用、优化GPU渲染、降低功耗等。

Systrace是一种强大的性能分析工具，可以帮助开发者发现应用程序和系统的性能问题，
并进行相应的优化，提高应用程序的性能和用户体验

2.5 介绍一下AMS加载Applicaton流程？

1-AMS

AMS: ActivityManagerService

AMS是Android中最核心的服务，主要负责系统中四大组件的启动、切换、调度及应用进程的管理和调度等工作，
其职责与操作系统中的进程管理和调度模块相类似，因此它在Android中非常重要。

2-流程介绍

在Android系统中，AMS（ActivityManagerService） 负责管理应用的生命周期，包括Application的加载过程。
当应用进程启动时，AMS 需要通过 zygote 进程创建新的应用进程，并在合适的时机初始化 Application。
整个流程大致如下

AMS 加载 Application 的完整流程

1 启动应用进程
当用户点击某个应用，系统会调用 startActivity()，如果该应用尚未启动，AMS 会执行以下步骤：

1.1 检查是否已有应用进程
-AMS 通过 ProcessRecord 记录应用进程信息，检查应用进程是否已存在。
-如果进程不存在，则需要创建新的应用进程

1.2 创建应用进程
-AMS 调用 startProcessLocked() 通过 Process.start() 启动进程。
-Zygote 进程（孵化器进程）通过 fork() 复制自身，生成新的应用进程

1.3 应用进程启动后，进入 ActivityThread
-zygote 进程 fork 出新的应用进程后，会执行 app_main.cpp，
并调用 RuntimeInit.main()，最终进入 ActivityThread.main()。
-ActivityThread.main() 会启动应用的主线程 Looper，并等待 AMS 发送 attachApplication() 指令。


2 进程启动后，AMS 通知应用 Attach

2.1 AMS 通过 attachApplication() 连接进程
进程启动后，AMS 会通过 ApplicationThread（应用进程端的 Binder）回调 attachApplication()，
告诉 ActivityThread 进程已经准备好。

2.2 ActivityThread 处理 attachApplication()
-ActivityThread.handleBindApplication() 负责初始化 Application，并加载 Application 类。

-handleBindApplication() 解析 AndroidManifest.xml，
找到 Application 的 name 属性，并通过 类加载器反射创建 Application。

3. Application 初始化
3.1 创建 Application 实例
-ActivityThread 通过 Instrumentation.newApplication() 反射创建 Application 实例。

3.2 调用 Application.attach()
Application.attach() 连接系统，提供 Context，设置 LoadedApk，并绑定 AMS。

3.3 调用 Application.onCreate()
-Instrumentation.callApplicationOnCreate() 调用 Application.onCreate()，
用户可以在 onCreate() 中做全局初始化，如 SDK 初始化、数据库初始化 等

总结流程
-用户点击应用，AMS 发现应用未启动，调用 startProcessLocked() 启动进程。
-zygote 进程 fork 出新的应用进程，执行 ActivityThread.main()，进入 Looper 循环。
-AMS 通过 attachApplication() 通知 ActivityThread 进程已就绪。
-ActivityThread.handleBindApplication() 反射创建 Application 并调用 onCreate()。


总结
AMS 主要负责进程管理，当应用进程启动后，
它会通知 ActivityThread 进行 Application 的创建和初始化，并最终调用 onCreate()，完成应用的加载

2.6 启动过程中有那几个问题需要处理？

2.7 WMS管理UI的流程对启动优化的意义什么？

WMS窗口管理

三参考

CSDN—Android系统启动流程分析
CSDN—App三种启动场景：冷启动、热启动、温启动
简书—启动速度与执行效率优化项目实战（二）：启动黑白屏解决
微信公众号—让你的Android应用快速定位耗时方法
简书—详解AMS启动流程
简书—Android之AMS介绍
知乎—Framework之简单上手AMS启动流程
简书—Android App启动优化
Android 的窗口管理系统 (View, Canvas, WindowManager)
简书—Android WMS窗口管理
简书—Android WMS窗口管理(二)
简书—Android WMS（一）-窗口管理

一 面试题概述

二 面试题解答