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[其它] 为什么杀不掉应用,详解Android的后台管理机制

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发表于 2020-5-13 16:54:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Snowk 于 2020-5-13 17:09 编辑

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Android系统长期存在应用后台管理机制。在多数人的认知中,应用分前台和后台。最简单的判别方式:显示界面的应用就是前台应用,在运行不显示界面的应用就是后台应用。

安卓十多年发展至今,应用数量庞大,实现的功能各不相同,那么简单的后台机制肯定无法满足需求。本篇图文详细解释一下Android的后台管理机制。具体分三节。

目录:


  • Android后台机制的根本-内存管理:应用状态分级、LMK机制、与其他系统的区别。
  • 为什么后台应用关不掉:应用保活、自唤醒、关联启动。
  • 斩杀恶性应用的利剑:后台纯净、切断唤醒、持剑人Google的手段。


一、Android后台管理的根本

安卓内存管理方案:

Android沿用了Linux的内存管理方案,为低内存回收机制。与开多少就占用多少的Windows不同,Android是你不开应用,也会占用内存。在空载状态下,Android P占用下限约为500mb(大概,我测试可以正常运行),上限为设备物理内存的1/2,即开机占用一半内存。

而安卓应用不存在关闭一说,退出之后仍然会留在内存中。直至剩余内存过低,才会由系统机制将其杀掉,回收它占用的那部分内存。

了解应用状态的分级:


  • foreground 前台。设备当前运行的应用,你打开什么软件,前台应用就是什么,很容易理解吧。
  • visible 可见。与前台类似,同样可以显示在屏幕上,让用户看到,以及交互操作,如输入法、浮窗。
  • secondary 次级。后台运行的服务,通常占用资源不大,但用户很需要其功能,比如各家系统的云服务。
  • hidden 后台。后台运行的进程,在应用运行时直接按下home键,应用仍在运行。如果应用的优化没做好,那么将占用大量资源。
  • content_provider 内容。与用户关系不大,通常感知不强。
  • empty 空白。应用已经停止运行,没有进程与服务,只留下一个缓存,确保下一次打开时更迅速。

  上述六种状态,越往下,重要性越低,越容易被杀掉。

Android后台的杀手-Low Memory Killer:

应用在后台运行,固然可以增加启动速度,或便于推送信息,但内存大小和电池容量都不是无限的。当后台一多,就会拖累性能,降低续航。系统自然不可能坐以待毙,等着内存爆满死机。Android系统使用了的低内存杀后台机制LowMemoryKiller,以下简称lmk。

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kernel lmk界面
  可以看到,lmk对每个应用状态都有对应数值。当剩余内存大小达到数值时,lmk就会杀掉对应状态的应用,以释放内存。若杀掉应用,剩余内存仍然不足,便会继续杀掉上一个状态级别的应用,以此类推。一直杀到前台应用,这便会造成正运行的应用或游戏闪退。
  当然,目前安卓机动辄4g、8g内存的时代,能让lmk杀到前台的应用应该不存在了吧,除非是出现bug。

应用在后台占用的资源:

在固有印象中,安卓后台应用一多,就会十分卡顿。因为应用运行是要消耗硬件资源的,不论前台和后台。可能在500mb内存的时代没有那么明显的感知,因为内存太小,应用留不住后台。但从安卓机进入了1g、2g内存的时代,这个缺陷就一下子暴露出来了:后台杀不死,杀死后自启动,一个应用拖好几条进程,一条进程又有好几项服务,堪称群魔乱舞。此现象持续了至少六年。

  那这些应用消耗的是哪些资源呢?看上文的后台分级,这些应用一般属于次级或后台,与前台应用一样运行,会占用CPU运算资源,数据操作会占用闪存的读写资源,这两项就足以死死卡住设备,使其无法正常运行。这些资源总量是一定的,在当时性能普遍不强时,资源用一点就少一点,后台占用大了,前台自然要卡。

空载:

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空负载

后台开启百度地图:

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后台挂百度地图
  此时已经卡到没法正常运行了,各种动画掉帧。

Android与其他系统后台的区别:

对于各个系统的应用,一般可以用两种状态来表示:Android分为“运行”和“停止”,iOS分为“前台”和“冻结”,Windows分为“启动”和“关闭”。

解释一下:iOS的特点是冻结式后台,即应用留后台但不运行,只有前台应用能运行。这样可以做到打开应用时秒开,但退入后台也不消耗资源,只占用内存;Windows特点是打开哪个应用,哪个应用就运行,点击关闭就停止运行,并清出内存。

内存占用也是与后台有关,旧时Android日常会占用50%;iOS内存在开机不久会爆满,始终居于95%以上;而Windows则是应用多大,内存占用就多大,没有应用时占用很低。

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win空载占用

还有一个Windows Phone系统,是Microsoft基于win为智能手机设计的系统,它的特点不是杀死,而是限制,对后台应用数量限制,对每个应用占用内存限制。这种单个体小,个体总数少的限制,是非常简单且有效的,逼开发者不得不优化。不愧是你,微软。


二、为什么后台应用关不掉?

有些用户会刻意关闭后台,以释放内存或增加续航,但发现无法关闭后台运行的应用。这是什么原因呢?来详细分析一下后台管理手段与应用的关系。

首先看一下后台界面。

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卡片后台界面

在这个界面中,可以展示出你打开过的应用,并生成缩略图。前面说过,安卓应用不存在关闭,退出后应用会进入后台运行。这个界面,可以手动停止后台的应用进程,就是点击那个×号,或在高版本上是滑动。但此行为并不等同于强行停止!

这个界面并不是强制性停止应用,而是清理掉应用的界面,并通知应用,应该停止自己的后台进程了。至于停止哪些服务,就是应用自己说了算。旧时安卓这个机制问题真的很大,尤其Android K-N,和恶意应用对线简直被爆锤。当时定制化系统对这些机制进行了修改,划掉卡片即强行停止,才能对恶意应用进行反击。

应用保活:

应用的开发者为了一些功能运行,或是一些利益原因,会对应用的后台进程进行保护,防止被杀掉,此行为称为应用保活。

常见的保活手段,就是留通知。在通知栏中留一条不可清除的通知,即可实现避免被杀。即便你在后台界面划掉了卡片,只要这条通知还在,那么这项服务就在,可以随时拉起主进程,继续运行。这样的应用有很多,比如在通知栏里放个资讯窗口、搜索框,就是这种思路。

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酷安后台

最直接的保活手段,就是向用户请求权限。在定制系统上,通常会有“允许应用在后台运行”权限,应用可以找一个正当的借口,让用户主动把这个权限打开,就能在后台畅通无阻的运行了。

除此之外还有一些奇妙操作,比如建立透明悬浮窗,可以直接提高应用状态分级,就难以被lmk杀掉;进程守护,一个应用建立几个进程,有一个进程掉了,立马由另外一个进程拉起来;还有更强的,以毫秒级速度不停尝试拉起自己的进程,这种方法甚至可以无视强行停止(只要我启动的够快,强行停止就关不掉我),这已经是破坏型行为了。

应用唤醒:

应用会通过一些方式,在用户未手动打开的情况下自行启动,即应用唤醒,也称应用自启动。此时没有前台界面,启动的只是进程与服务。

Android应用开发时,会给应用加上BroadcastReceiver(广播接收器,以接收系统的广播),以对一些状态作出对应的响应,比方说此设备收到电话,系统就会发出广播“来电话了”,应用“拨号”就会自启动,响铃提醒用户接听。存储空间低于一定量时,系统会发广播,文件管理类应用会提示用户清理文件以释放空间。合理使用可以使应用极大提升功能性,但不合理使用的话,就是给用户找麻烦。

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百度云自启

借用知乎老哥的图。可以看出百度云会接收图中的广播,实现自启动。WiFi更改、存储变动时自启动也就罢了,毕竟功能联网还要依赖存储,但收发短信、拨打电话还要启动干什么呢?安装卸载应用时也启动,充电断电也启动,你是多么怕自己的服务拉不起来啊? 即便杀掉了后台,没一会又自启了,跟没杀一样。

关联启动:

应用的广播接收器,不止可以接收系统的广播,也可以接收其它应用的广播,从而被其他应用拉起。此现象称为关联启动,或链式启动。

关联启动的常见场景:在“手机淘宝”中购买某件商品,选择付款方式支付宝付款,那么就可以直接拉起“支付宝”的应用界面,进行付款操作。

而不合理的使用场景,对于长期的安卓用户应该都深有感知了吧,拉起其他应用的后台服务,收集用户数据,推送广告。

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关联唤醒

可以看到,同一家的应用之间都会自动唤醒,保持后台活跃。这有什么用吗?我也不知道啊 一开始的时候就是如此,后期此现象愈演愈烈,一些公司推出了关联SDK,只要你接入了此SDK,有接入相同SDK的应用启动,就会顺带拉起你的应用。

链式启动成为了一种交♂易:“接入我的SDK吧,你的应用可以享受后台杀不掉的待遇,消息直达,数据收集无阻碍。”于是,大量的应用开始接入这种SDK,后台是不掉了。

开发者笑嘻嘻,可苦了用户,后台杀也杀不掉,停止了还能自启、链起。内存不大的机子,在那么多的应用下不停的触发lmk杀后台,刚杀掉就又起来了,陷入死循环,致使负载居高不下,续航也是血崩。

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 楼主| 发表于 2020-5-13 17:03:21 | 显示全部楼层

三、斩杀恶性应用的利剑

对于那些恶性应用,就只看着它们胡作非为、为所欲为吗?当然不行。反击之战早已打响,垃圾应用们,接招!

斩杀 - 应用后台进程:后台纯净机制

后台纯净并不是Android官方提出的说法,而是第三方定义的一种应用状态。即应用退出到后台,不留下任何无用服务(无用指用户用不到),全部归进缓存(即上文分级中的空白进程)。既不拖累系统性能,也能实现启动时秒开。

此说法来自于绿色公约,也就是说绿色公约中的应用可以做到这一点。但几年过去,自愿遵守的公约已成为来自Google强制的规定。如你当前运行的系统为Android O及以上,且应用目标API在26以上,那么该应用退出后便可以进入缓存,实现无损保后台。

你可以尝试打开应用,使用主页键退出应用界面,进入系统设置-开发者选项-正在运行的服务,观察是否有刚才应用的进程和服务。然后点击右上方的显示缓存,是否有刚才应用的缓存。如果没有进程服务,只留下了一个百来mb大小的缓存进程,那么这个应用就大概符合后台纯净了。

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进程
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缓存

能看出,我常用的应用均支持后台纯净。

当然万事无绝对,比如一个音乐播放器,在播放音乐,退出之后肯定要留一条进程的,毕竟后台还要运行的,不能说它不支持后台纯净。

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还有一些奇怪的事情,就是内存显示错误,有时应用占的内存会直接算进系统占用里面,不知是逻辑bug还是应用的奇妙操作,如图:



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淘宝遁入系统

斩杀 - 链式启动:切断唤醒

为了应对应用的自启动和链式启动,在早期的安卓定制系统中,提供了应用自启动的开关,由用户控制自启动。

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自启限制

关闭此开关,则系统会屏蔽应用的广播接收,使其无法通过广播自启。

对于非深度定制系统,并没有这类限制。如果有root权限,可以使用工具 【My Android Tools】 ,手动管理应用的各种组件,不但可以关闭广播接收器,也能控制应用的后台服务。有用不到、但却在运行的服务,可以直接停掉。

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mat

如果有xposed框架,则可以使用 【应用管理Xposed】 ,功能更多,效果更强,操作更简单。

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斩杀 - 后台资源占用

后台应用,就应该有后台的样子。有些应用进入后台还不安分,不停交换数据,拖慢速度,吃掉大量资源。最过分的是唤醒锁,使设备无法休眠。那么目标已明确,就是降低它们对资源的占用。

自安卓8开始,系统对于后台应用进行了一次整治。如果系统是安卓8,且应用的目标API是26及以上,那么这个应用会自动实现后台纯净。若应用API低于26,则可以到 开发者选项-后台检查 中手动限制,若不需要这个应用的后台,则关闭即可。

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后台检查

到了安卓9,限后台就更狠了。智能待机上线,可根据应用使用频率、使用时间进行自动化管理,分活跃、工作、常用、极少这几个等级,为后台分配不同的资源。这也是为什么用过一段时间的机子,续航比新机还长的原因,就是机器学习记录了你的使用习惯。

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如果是不规范应用,迟迟不适配新特性呢?Google还有更绝的招式。在Android P上还提供了后台限制功能,若应用的API较低,且在后台有大量进程,或长时间控制唤醒锁,系统将会在通知栏将应用列出,提示为:**应用正在后台耗电 之类的,用户可以对其进行一键限制。这个限制可不是前文所说的限制分配资源,而是直接禁止应用的一切后台,禁止应用的一切响应,退出即停止。

此限制也可由用户手动打开,在设置-应用-查看全部应用,找到要限制的应用,高级-电池-后台限制,点击限制,世界都清净了。

另一种方法: 【App Ops】 中更改应用权限,“在后台运行”这个权限在安卓9是这样的

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严格限制就是上面的限制应用。API在26及以上的应用默认为基础限制,低于26的应用默认为不限制,用户都可以手动更改为严格限制。

能看出来,越是原生系统,干扰越少,不存在白名单,越能体现出开发者的优化水平。优化越垃圾,在原生ROM上越是挂不住后台,推不出消息。比如我的机子,就从来收不到酷安的消息通知。

斩杀 - 恶性应用最后的倔强:Google的手段

从这几次底层的大改动可以看出,Google已经要大力整治这些恶性应用了,可以说是无差别打击,只要不规范,就要受波及。

后台限制,就是你能规范起来,那你可以在后台合理运行,不影响功能,用户的体验也不会受损,你好我也好。如果就是头铁,就想跟系统比划比划,那好,后台直接别运行了,你一个功能都实现不了。

play商店有着强制要求,目标API必须在26以上,且很快就要成为28。这就意味着应用想不规范都不行,API越高,应用受约束越多。不提升API?也行,我不会给你下架,但我会禁止你发布更新 如果你能做到永远不更新,那你可以这么做。

如果不上架play商店呢?毕竟Google管不到第三方分发渠道。没关系,我不能禁止你分发,但我能干扰你运行。已知API低于23,运行时会提示风险应用,谨慎使用。API远低于当前系统,为了兼容运行,我会降低你的一些性能 还不能抢占国际市场,完全得不偿失啊!


四、文末的闲聊

总有人抱怨安卓生态太差,跟竞争者iOS相比落后太多,这样比较就有失公允了。想想iOS的出身,苹果早在上个世纪就设计了mac操作系统,针对优化十几年,积累了大量经验,并有了一定的生态基础,设计iOS系统自然十分轻松,打好iOS生态也没啥压力。

反观Android,一个Linux内核,从零开始制作系统,且最开始还不是为智能手机设计的。这样的一个存在,经历了几年发展,体量竟是完全压着iOS打,应用数量多于iOS,市场占有量更是iOS的数倍。

如果这样还不能理解,再看看Windows,发展数十年,生态依旧稀烂权限管理混乱、uwp生态半残。这样是不是就感觉到Android的强大了?

-问:如何正确查看剩余内存?

-答:设置-开发者选项-正在运行的服务,点击右上方的“显示缓存进程”,即可查看真实剩余内存。剩余内存大小一般在lmk的最大值再多一点。通常是几百mb。

-问:我就是不想让应用留后台,就想看到剩余内存大大的?

-答:设置-开发者选项 拉到底,后台进程限制,改为不允许后台进程。简单概括:剩余极大,体验极差。

-问:现在手机内存到底几g合适?

-答:要我说,3g勉强,4g足矣,6g有余,8g巅峰。12g 16g?方向错了。厂商不想着优化好,净想着比友商参数好看,成本压不下来,最后用户买旗舰机还要提高预算。

-问:文章太长懒得看,给总结一下?

-答:杀后台只有 lmk机制 和 用户手动停止。安装应用API越高越好,剩余内存越少越好。至于优化,自己爬回去看完。

本文转自酷安,原作者Anm718。


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涨知识了
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发表于 2020-6-25 22:53:57 | 显示全部楼层
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发表于 2020-7-16 09:57:37 | 显示全部楼层

一点寒芒先到 随后枪出如龙
lineageos越来越好
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谢谢辛苦讲解,学知识了
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