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Android后台杀死系列之一：FragmentActivity及PhoneWindow后台杀死处理机制（上篇）
猪小花1号2018-08-29 13:30作者：李尚
App在后台久置后，再次从桌面或最近的任务列表唤醒时经常会发生崩溃，这往往是App在后台被系统杀死，再次恢复的时候遇到了问题，而在使用FragmentActivity+Fragment的时候会更加频繁。比如，如果Fragment没有提供默认构造方法，就会在重建的时候因为反射创建Fragment失败而崩溃，再比如，在onCreate里面new 一个FragmentDialog，并且show，被后台杀死后，再次唤醒的时候，就会show两个对话框，这是为什么？其实这就涉及了后台杀死及恢复的机制，其中涉及的知识点主要是FragmentActivity、ActivityManagerService、LowMemoryKiller机制、ActivityStack、Binder等一系列知识点。放在一篇文章里面可能会有些长，因此，Android后台杀死系列写了三篇：
- 开篇：FragmentActivity及PhoneWindow后台杀死处理机制
- 原理篇1：ActivityManagerService与App现场恢复机制 (主要讲述AMS如何为App恢复现场的原理)这篇有用些
- 原理篇2：后台杀死与LowmemoryKiller(主要讲述App被后台杀死的原理)
本篇是Android后台杀死系列的第一篇，主要讲解在开发过程中，由于后台杀死涉及的一些崩溃，以及如何避免这些崩溃，还有就是简单的介绍一下onSaveInstanceState与onRestoreInstanceState执行时机与原理，这两个函数也是Android面试时常问的两个点，是比简单的启动模式Activity声明周期稍微更深入细致一些的地方，也通过这个点引入后台杀死及恢复原理。
FragmentActivity被后台杀死后恢复逻辑
当App被后台异常杀死后，再次点击icon，或者从最近任务列表进入的时候，系统会帮助恢复当时的场景，重新创建Activity，对于FragmentActivity，由于其中有Framgent，逻辑会相对再复杂一些，系统会首先重建被销毁的Fragment。
举个栗子
我们创建一个Activity，并且在onCreate函数中新建并show一个DialogFragment，之后通过某种方式将APP异常杀死(RogueKiller模拟后台杀死工具)，再次从最近的任务唤起App的时候，会发现显示了两个DialogFragment，代码如下：
public class DialogFragmentActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
DialogFragment dialogFragment = new FragmentDlg();
dialogFragment.show(getSupportFragmentManager(), "");
}
这不仅让我们奇怪，为什么呢？虽然被杀死了，但是onCreate函数在执行的时候还是只执行了一次啊，为什么会出现两个DialogFragment，这里其实就有一个DialogFragment是通过Android自身的恢复重建机制重建出来，在异常杀死的情况下onCreate(Bundle savedInstanceState)函数的savedInstanceState参数也不是null，而是包含了被杀死时所保存的场景信息。再来看个崩溃的例子，新建一个CrashFragment，并且丢弃默认无参构造方法：
public class CrashFragment extends Fragment {
public CrashFragment(String tag) {
super();
}
}
之后再Activity中Add或replace添加这个CrashFragment，在CrashFragment显示后，通过RogueKiller模拟后台杀死工具模拟后台杀死，再次从最近任务列表里唤起App的时候，就会遇到崩溃，
Caused by: android.support.v4.app.Fragment$InstantiationException:
Unable to instantiate fragment xxx.CrashFragment:
make sure class name exists, is public, and has an empty constructor that is public
at android.support.v4.app.Fragment.instantiate(Fragment.java:431)
at android.support.v4.app.FragmentState.instantiate(Fragment.java:102)
at android.support.v4.app.FragmentManagerImpl.restoreAllState(FragmentManager.java:1952)
at android.support.v4.app.FragmentController.restoreAllState(FragmentController.java:144)
at android.support.v4.app.FragmentActivity.onCreate(FragmentActivity.java:307)
at android.support.v7.app.AppCompatActivity.onCreate(AppCompatActivity.java:81)
上面的这两个问题主要涉及后台杀死后FragmentActivity自身的恢复机制，其实super.onCreate(savedInstanceState)在恢复时做了很多我们没有看到的事情，先看一下崩溃：
为什么Fragment没有无参构造方法会引发崩溃
看一下support-V4中FragmentActivity中onCreate代码如下：
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
mFragments.attachHost(null /*parent*/);
super.onCreate(savedInstanceState);
...
if (savedInstanceState != null) {
Parcelable p = savedInstanceState.getParcelable(FRAGMENTS_TAG);
mFragments.restoreAllState(p, nc != null ? nc.fragments : null);
}
mFragments.dispatchCreate();
}
可以看到如果savedInstanceState != null，就会执行mFragments.restoreAllState逻辑，其实这里就牵扯到恢复时重建逻辑，再被后台异常杀死前，或者说在Activity的onStop执行前，Activity的现场以及Fragment的现场都是已经被保存过的，其实是被保存早ActivityManagerService中，保存的格式FragmentState，重建的时候，会采用反射机制重新创Fragment
void restoreAllState(Parcelable state, List<Fragment> nonConfig) {
...
for (int i=0; i<fms.mActive.length; i++) {
FragmentState fs = fms.mActive[i];
if (fs != null) {
Fragment f = fs.instantiate(mHost, mParent);
mActive.add(f);
...
其实就是调用FragmentState的instantiate，进而调用Fragment的instantiate，最后通过反射，构建Fragment，也就是，被加到FragmentActivity的Fragment在恢复的时候，会被自动创建，并且采用Fragment的默认无参构造方法，如果没哟这个方法，就会抛出InstantiationException异常，这也是为什么第二个例子中会出现崩溃的原因。
*/
public static Fragment instantiate(Context context, String fname, @Nullable Bundle args) {
try {
Class<?> clazz = sClassMap.get(fname);
if (clazz == null) {
// Class not found in the cache, see if it's real, and try to add it
clazz = context.getClassLoader().loadClass(fname);
sClassMap.put(fname, clazz);
}
Fragment f = (Fragment)clazz.newInstance();
if (args != null) {
args.setClassLoader(f.getClass().getClassLoader());
f.mArguments = args;
}
return f;
} catch (ClassNotFoundException e) {
throw new InstantiationException("Unable to instantiate fragment " + fname
+ ": make sure class name exists, is public, and has an"
+ " empty constructor that is public", e);
} catch (java.lang.InstantiationException e) {
throw new InstantiationException("Unable to instantiate fragment " + fname
+ ": make sure class name exists, is public, and has an"
+ " empty constructor that is public", e);
} catch (IllegalAccessException e) {
throw new InstantiationException("Unable to instantiate fragment " + fname
+ ": make sure class name exists, is public, and has an"
+ " empty constructor that is public", e);
}
}
可以看到场景二提示的errormsg跟抛出的异常是可以对应上的，其实Fragment源码里面也说得很清楚：
/**
* Default constructor. <strong>Every</strong> fragment must have an
* empty constructor, so it can be instantiated when restoring its
* activity's state. It is strongly recommended that subclasses do not
* have other constructors with parameters, since these constructors
* will not be called when the fragment is re-instantiated; instead,
* arguments can be supplied by the caller with {@link #setArguments}
* and later retrieved by the Fragment with {@link #getArguments}.
*
* <p>Applications should generally not implement a constructor. The
* first place application code an run where the fragment is ready to
* be used is in {@link #onAttach(Activity)}, the point where the fragment
* is actually associated with its activity. Some applications may also
* want to implement {@link #onInflate} to retrieve attributes from a
* layout resource, though should take care here because this happens for
* the fragment is attached to its activity.
*/
public Fragment() {
}
大意就是，Fragment必须有一个空构造方法，这样才能保证重建流程，并且，Fragment的子类也不推荐有带参数的构造方法，最好采用setArguments来保存参数。下面再来看下为什么会出现两个DialogFragment。
为什么出现两个DialogFragment
Fragment在被创建之后，如果不通过add或者replace添加到Activity的布局中是不会显示的，在保存现场的时候，也是保存了add的这个状态的，来看一下Fragment的add逻辑：此时被后台杀死，或旋转屏幕，被恢复的DialogFragmentActivity时会出现两个FragmentDialog，一个被系统恢复的，一个新建的。
Add一个Fragment，并显示的原理--所谓Fragment生命周期
通常我们FragmentActivity使用Fragment的方法如下：假设是在oncreate函数中：
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
Fragment fr = Fragment.instance("")
getSupportFragmentManager().beginTransaction()
.add(R.id.container,fr).commit();
其中getSupportFragmentManager返回的是FragmentManager的子类FragmentManagerImpl，FragmentManagerImpl是FragmentActivity的一个内部类，其Fragment的管理逻辑都是由FragmentManagerImpl来处理的，本文是基于4.3，后面的高版本引入了FragmentController其实也只是多了一层封装，原理差别不是太大，有兴趣可以自己分析：
public class FragmentActivity extends Activity{
...
final FragmentManagerImpl mFragments = new FragmentManagerImpl();
...
final FragmentContainer mContainer = new FragmentContainer() {
@Override
@Nullable
public View findViewById(int id) {
return FragmentActivity.this.findViewById(id);
}
@Override
public boolean hasView() {
Window window = FragmentActivity.this.getWindow();
return (window != null && window.peekDecorView() != null);
}
};
FragmentManagerImpl的beginTransaction()函数返回的是一个BackStackRecord()
@Override
public FragmentTransaction beginTransaction() {
return new (this);
}
从名字就可以看出，beginTransaction是为FragmentActivity生成一条Transaction（事务），可以执行，也可以反向，作为退栈的一个依据，FragmentTransaction的add函数实现如下，
public FragmentTransaction add(Fragment fragment, String tag) {
doAddOp(0, fragment, tag, OP_ADD);//异步操作的，跟Hander类似
return this;
}
private void doAddOp(int containerViewId, Fragment fragment, String tag, int opcmd) {
fragment.mFragmentManager = mManager;
...
Op op = new Op();
op.cmd = opcmd;
op.fragment = fragment;
addOp(op);
}
之后commit这个Transaction, 将Transaction插入到Transaction队列中去，最终会回调FragmentManager的addFragment方法，将Fragment添加FragmentManagerImpl到维护Fragment列表中去，并且根据当前的Activity状态，将Fragment调整到合适的状态，代码如下：
public void addFragment(Fragment fragment, boolean moveToStateNow) {
if (mAdded == null) {
mAdded = new ArrayList<Fragment>();
}
makeActive(fragment);
if (!fragment.mDetached) {
if (mAdded.contains(fragment)) {
throw new IllegalStateException("Fragment already added: " + fragment);
}
mAdded.add(fragment);
fragment.mAdded = true;
fragment.mRemoving = false;
if (fragment.mHasMenu && fragment.mMenuVisible) {
mNeedMenuInvalidate = true;
}
if (moveToStateNow) {
moveToState(fragment);
}
}
}
为什么说FragmentManager是FragmentActivity管理Fragment的核心呢，请看下面：
final class FragmentManagerImpl extends FragmentManager implements LayoutInflaterFactory {
...
ArrayList<Runnable> mPendingActions;
Runnable[] mTmpActions;
boolean mExecutingActions;
ArrayList<Fragment> mActive;
ArrayList<Fragment> mAdded;
ArrayList<Integer> mAvailIndices;
ArrayList<BackStackRecord> mBackStack;
可以看出FragmentManagerImpl帮FragmentActivity维护着所有管理Fragment的列表，FragmentManagerImpl的State是和Activity的State一致的，这是管理Fragment的关键。其实Fragment自身是没有什么生命周期的，它只是一个View的封装，完全依靠FragmentManagerImpl来进行同步模拟生命周期，比如在onCreate函数中创建Fragment，add后，在执行的到Activity自身的onCreateView之前，Fragment的onCreateView是不会执行的，也就是Fragment是被动式的跟FragmentActivity保持一致。既然Fragment只是个View的封装，那么它是如何转换成View，并添加到Container中去的呢？关键是moveToState函数，这个函数强制将新add的Fragment的生命周期与Activity同步：
void moveToState(Fragment f, int newState, int transit, int transitionStyle,
boolean keepActive) {
...
if (f.mState < newState) { //低于当前Activity的状态
switch (f.mState) {
case Fragment.INITIALIZING:
...
f.mActivity = mActivity;
f.mParentFragment = mParent;
f.mFragmentManager = mParent != null
? mParent.mChildFragmentManager : mActivity.mFragments;
f.mCalled = false;
f.onAttach(mActivity);
...
if (!f.mRetaining) {
f.performCreate(f.mSavedFragmentState);
}
case Fragment.CREATED:
if (newState > Fragment.CREATED) {
f.mView = f.performCreateView(f.getLayoutInflater(
f.mSavedFragmentState), container, f.mSavedFragmentState);
f.onViewCreated(f.mView, f.mSavedFragmentState);
f.performActivityCreated(f.mSavedFragmentState);
if (f.mView != null) {
f.restoreViewState(f.mSavedFragmentState);
}
f.mSavedFragmentState = null;
}
case Fragment.ACTIVITY_CREATED:
case Fragment.STOPPED:
if (newState > Fragment.STOPPED) {
f.performStart();
}
case Fragment.STARTED:
if (newState > Fragment.STARTED) {
f.mResumed = true;
f.performResume();
可以看出，add Fragment之后，需要让Fragment跟当前Activity的State保持一致。现在回归正题，对于后台杀死状态下，为什么会show两个DialogFragment呢，我们需要接着看就要Fragment的异常处理的流程，在Fragment没有无参构造方法会引发崩溃里面，分析只是走到了Fragment的构建，现在接着往下走。提供无参构造函数后，Fragment可以正确的新建出来，之后呢？之后就是一些恢复逻辑，接着看restoreAllState
void restoreAllState(Parcelable state, ArrayList<Fragment> nonConfig) {
if (state == null) return;
FragmentManagerState fms = (FragmentManagerState)state;
mActive = new ArrayList<Fragment>(fms.mActive.length);
for (int i=0; i<fms.mActive.length; i++) {
FragmentState fs = fms.mActive[i];
if (fs != null) {
Fragment f = fs.instantiate(mActivity, mParent);
mActive.add(f);
fs.mInstance = null;
// Build the list of currently added fragments.
if (fms.mAdded != null) {
mAdded = new ArrayList<Fragment>(fms.mAdded.length);
for (int i=0; i<fms.mAdded.length; i++) {
Fragment f = mActive.get(fms.mAdded[i]);
if (f == null) {
throwException(new IllegalStateException(
"No instantiated fragment for index #" + fms.mAdded[i]));
}
f.mAdded = true;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "restoreAllState: added #" + i + ": " + f);
if (mAdded.contains(f)) {
throw new IllegalStateException("Already added!");
}
mAdded.add(f);
}
// Build the back stack.
if (fms.mBackStack != null) {
mBackStack = new ArrayList<BackStackRecord>(fms.mBackStack.length);
for (int i=0; i<fms.mBackStack.length; i++) {
BackStackRecord bse = fms.mBackStack[i].instantiate(this);
mBackStack.add(bse);
if (bse.mIndex >= 0) {
setBackStackIndex(bse.mIndex, bse);
}
其实到现在现在Fragment相关的信息已经恢复成功了，之后随着FragmentActivity周期显示或者更新了，这些都是被杀死后，在FragmentActiivyt的onCreate函数处理的，也就是默认已经将之前的Fragment添加到mAdded列表中去了，但是，在场景一，我们有手动新建了一个Fragment，并添加进去，所以，mAdded函数中就有连个两个Fragment。这样，在FragmentActivity调用onStart函数之后，会新建mAdded列表中Fragment的视图，将其添加到相应的container中去，并在Activity调用onReusume的时候，显示出来做的，这个时候，就会显示两份，其实如果，在这个时候，你再杀死一次，恢复，就会显示三分，在杀死，重启，就是四份。。。。
@Override
protected void onStart() {
super.onStart();
mStopped = false;
mReallyStopped = false;
mHandler.removeMessages(MSG_REALLY_STOPPED);
if (!mCreated) {
mCreated = true;
mFragments.dispatchActivityCreated();
}
mFragments.noteStateNotSaved();
mFragments.execPendingActions();
mFragments.doLoaderStart();
// NOTE: HC onStart goes here.
mFragments.dispatchStart();
mFragments.reportLoaderStart();
}
以上就是针对两个场景，对FramgentActivity的一些分析，主要是回复时候，对于Framgent的一些处理。
onSaveInstanceState与OnRestoreInstance的调用时机
在在点击home键，或者跳转其他界面的时候，都会回调用onSaveInstanceState，但是再次唤醒却不一定调用OnRestoreInstance,这是为什么呢？onSaveInstanceState与OnRestoreInstance难道不是配对使用的？在Android中，onSaveInstanceState是为了预防Activity被后台杀死的情况做的预处理，如果Activity没有被后台杀死，那么自然也就不需要进行现场的恢复，也就不会调用OnRestoreInstance，而大多数情况下，Activity不会那么快被杀死。
onSaveInstanceState的调用时机
onSaveInstanceState函数是Android针对可能被后台杀死的Activity做的一种预防，它的执行时机在2.3之前是在onPause之前，2.3之后，放在了onStop函数之前，也就说Activity失去焦点后，可能会由于内存不足，被回收的情况下，都会去执行onSaveInstanceState。对于startActivity函数的调用很多文章都有介绍，可以简单参考下老罗的博客Android应用程序内部启动Activity过程（startActivity）的源代码分析，比如在Activity A 调用startActivity启动Activity B的时候，会首先通过AMS pause Activity A，之后唤起B，在B显示，再stop A，在stop A的时候，需要保存A的现场，因为不可见的Activity都是可能被后台杀死的，比如，在开发者选项中打开不保留活动，就会达到这种效果，在启动另一个Activity时，上一个Activity的保存流程大概如下，这里先简单描述，在下一篇原理篇的时候，会详细讲解下流程：
在2.3之后，onSaveInstanceState的时机都放在了onStop之前，看一下FragmentActivity的onSaveInstanceState源码：
@Override
protected void onSaveInstanceState(Bundle outState) {
super.onSaveInstanceState(outState);
Parcelable p = mFragments.saveAllState();
if (p != null) {
outState.putParcelable(FRAGMENTS_TAG, p);
}
}
可以看出，首先就是父类的onSaveInstanceState，主要是保存一些窗口及View的信息，比如ViewPager当前显示的是第几个View等。之后，就是就是通过FragmentManager的saveAllState，来保存FragmentActivity自身的现场-Fragment的一些状态，这些数据是FragmentActivity恢复Framgent所必须的数据，处理不好就会出现上面的那种异常。
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