在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程是進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，同時(shí)每個(gè)進(jìn)程之內(nèi)也可以存在多個(gè)線程。那么在Android系統(tǒng)（Linux Kernel）中，進(jìn)程是如何去搶占資源，線程又是如何根據(jù)優(yōu)先級(jí)切換呢，本文將嘗試剖析這個(gè)問題，研究nice在Linux以及Android系統(tǒng)中的 應(yīng)用。

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一些概念

• 進(jìn)程 是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，程序運(yùn)行的實(shí)體，也是線程的容器。

• 線程 是進(jìn)程中實(shí)際執(zhí)行單位，一個(gè)線程是程序執(zhí)行流的最小單元。在一個(gè)進(jìn)程中可以有多個(gè)線程存在。

nice與進(jìn)程調(diào)度

Linux中，使用nice value（以下成為nice值）來設(shè)定一個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度器根據(jù)nice值合理安排調(diào)度。

• nice的取值范圍為-20到19。

• 通常情況下，nice的默認(rèn)值為0。視具體操作系統(tǒng)而定。

• nice的值越大，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)就越低，獲得CPU調(diào)用的機(jī)會(huì)越少，nice值越小，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)則越高，獲得CPU調(diào)用的機(jī)會(huì)越多。

• 一個(gè)nice值為-20的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)最高，nice值為19的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)最低。

• 父進(jìn)程fork出來的子進(jìn)程nice值與父進(jìn)程相同。父進(jìn)程renice，子進(jìn)程nice值不會(huì)隨之改變。

詞源考究

nice這個(gè)命令的來源幾乎沒有資料提到，于是便嘗試自己來推斷一下。在諸如詞霸，滬江等詞典給出的意思均為好的；美好的；可愛的；好心的，友好 的。而有道詞典則稍微給出了一個(gè)其他詞典沒有的和藹的。個(gè)人認(rèn)為有道給出的這個(gè)比較合理。要想做到和藹，就需要做到謙讓，因此或多或少犧牲自己一點(diǎn)，成全 他人。所以nice值越高，越和藹，但是自己的優(yōu)先級(jí)也會(huì)越低。

renice

對(duì)于一個(gè)新的進(jìn)程我們可以按照下面的代碼為一個(gè)進(jìn)程設(shè)定nice值。

對(duì)于已經(jīng)創(chuàng)建的進(jìn)程，我們可以使用renice來修改nice值

該命令需要使用root權(quán)限，-p對(duì)應(yīng)的值為進(jìn)程id。

注意renice命令在Linux發(fā)行版中-n 的值應(yīng)該為進(jìn)程的目標(biāo)優(yōu)先級(jí)。而Mac下-n，則是代表對(duì)當(dāng)前權(quán)限的增加值。 比如在Mac下，講一個(gè)進(jìn)程的nice值由19改成10，可以這樣操作sudo renice -n -9 -p 24161,這一點(diǎn)需要注意，避免掉進(jìn)坑里。

Android中的nice

由于Android基于Linux Kernel，在Android中也存在nice值。但是一般情況下我們無法控制，原因如下：

• Android系統(tǒng)并不像其他Linux發(fā)行版那樣便捷地使用nice命令操作。

• renice需要root權(quán)限，一般應(yīng)用無法實(shí)現(xiàn)。

線程調(diào)度

雖然對(duì)于進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，我們無法控制，但是我們可以控制進(jìn)程中的線程的優(yōu)先級(jí)。在Android中有兩種線程的優(yōu)先級(jí)，一種為Android API版本，另一種是 Java 原生版本。

Android API

Android中的線程優(yōu)先級(jí)別目前規(guī)定了如下，了解了進(jìn)程優(yōu)先級(jí)與nice值的關(guān)系，那么線程優(yōu)先級(jí)與值之間的關(guān)系也就更加容易理解。

• THREAD_PRIORITY_DEFAULT，默認(rèn)的線程優(yōu)先級(jí)，值為0。

• THREAD_PRIORITY_LOWEST，最低的線程級(jí)別，值為19。

• THREAD_PRIORITY_BACKGROUND 后臺(tái)線程建議設(shè)置這個(gè)優(yōu)先級(jí)，值為10。

• THREAD_PRIORITY_FOREGROUND 用戶正在交互的UI線程，代碼中無法設(shè)置該優(yōu)先級(jí)，系統(tǒng)會(huì)按照情況調(diào)整到該優(yōu)先級(jí)，值為-2。

• THREAD_PRIORITY_DISPLAY 也是與UI交互相關(guān)的優(yōu)先級(jí)界別，但是要比THREAD_PRIORITY_FOREGROUND優(yōu)先，代碼中無法設(shè)置，由系統(tǒng)按照情況調(diào)整，值為-4。

• THREAD_PRIORITY_URGENT_DISPLAY 顯示線程的最高級(jí)別，用來處理繪制畫面和檢索輸入事件，代碼中無法設(shè)置成該優(yōu)先級(jí)。值為-8。

• THREAD_PRIORITY_AUDIO 聲音線程的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別，代碼中無法設(shè)置為該優(yōu)先級(jí)，值為 -16。

• THREAD_PRIORITY_URGENT_AUDIO 聲音線程的最高級(jí)別，優(yōu)先程度較THREAD_PRIORITY_AUDIO要高。代碼中無法設(shè)置為該優(yōu)先級(jí)。值為-19。

• THREAD_PRIORITY_MORE_FAVORABLE 相對(duì)THREAD_PRIORITY_DEFAULT稍微優(yōu)先，值為-1。

• THREAD_PRIORITY_LESS_FAVORABLE 相對(duì)THREAD_PRIORITY_DEFAULT稍微落后一些，值為1。

使用Android API為線程設(shè)置優(yōu)先級(jí)也很簡(jiǎn)單，只需要在線程執(zhí)行時(shí)調(diào)用android.os.Process.setThreadPriority方法即可。這種在線程運(yùn)行時(shí)進(jìn)行修改優(yōu)先級(jí)，效果類似renice。

new Thread () {
    @Override
    public void run() {
      super.run();
        android.os.Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
    }
}.start();

Java原生API

Java為Thread提供了三個(gè)級(jí)別的設(shè)置，

• MAX_PRIORITY，相當(dāng)于android.os.Process.THREAD_PRIORITY_URGENT_DISPLAY，值為10。

• MIN_PRIORITY，相當(dāng)于android.os.Process.THREAD_PRIORITY_LOWEST，值為0。

• NORM_PRIORITY，相當(dāng)于android.os.Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT，值為5。

使用setPriority我們可以為某個(gè)線程設(shè)置優(yōu)先級(jí)，使用getPriority可以獲得某個(gè)線程的優(yōu)先級(jí)。

在Android系統(tǒng)中，不建議使用Java原生的API，因?yàn)锳ndroid提供的API劃分的級(jí)別更多，更適合在Android系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)定細(xì)致的優(yōu)先級(jí)。

注意

Android API的線程優(yōu)先級(jí)和Java原生API的優(yōu)先級(jí)是相對(duì)獨(dú)立的，比如使用 android.os.Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND) 后，使用Java原生API,Thread.getPriority()得到的值不會(huì)改變。如下面代碼：

new Thread() {
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        Log.i(LOGTAG, "Java Thread Priority Before=" + Thread.currentThread().getPriority());
        Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_LOWEST);
        Log.i(LOGTAG, "Java Thread Priority=" + Thread.currentThread().getPriority());
    }
}.start();

上述代碼的運(yùn)行日志為

由于上面的這一點(diǎn)缺陷，導(dǎo)致我們?cè)诜治鯝NR trace時(shí)需要注意，在下面的ANR日志信息中，prio=5中proi的值對(duì)應(yīng)的Java原生API的線程優(yōu)先級(jí)。而nice=-6中的nice表示的Android API版本的線程優(yōu)先級(jí)。

 "main" prio=5 tid=1 NATIVE
  | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x41690f18 self=0x4167e650
  | sysTid=1765 nice=-6 sched=0/0 cgrp=apps handle=1074196888
  | state=S schedstat=( 0 0 0 ) utm=5764 stm=3654 core=2
  #00  pc 00022624  /system/lib/libc.so (__futex_syscall3+8)
  #01  pc 0000f054  /system/lib/libc.so (__pthread_cond_timedwait_relative+48)
  #02  pc 0000f0b4  /system/lib/libc.so (__pthread_cond_timedwait+64)

避免ANR

我在之前的文章說說Android中的ANR中提到使用WorkerThread處理耗時(shí)IO操作，同時(shí)將WorkerThread的優(yōu)先級(jí)降低， 對(duì)于耗時(shí)IO操作，比如讀取數(shù)據(jù)庫，文件等，我們可以設(shè)置該workerThread優(yōu)先級(jí)為THREAD_PRIORITY_BACKGROUND，以 此降低與主線程競(jìng)爭(zhēng)的能力。