Android后台驻留:保活和回收的机制

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简介

众所周知,Android平台的管理机制下,App进入后台后,为了提供持续的及时服务(如推送、音乐),或进行驻留获取收益(跟踪、信息收集、广告)等,会利用一些方法来让自身保持活跃,躲过被Android系统或用户发觉、清理,实现后台驻留。

其中,后台驻留的广义概念,除了保持在后台运行外,被其他组件拉起也属于驻留(唤醒)。

由于驻留会对系统的性能、响应延迟、续航、发热等带来负面影响,令系统的资源管理效果降低,属于违背用户意愿和知情的恶劣行为,因此将这些App称为顽固(Diehard)应用,其利用的方法称为顽固方法。

除了App利用的一些黑科技(甚至是在违法边缘的擦边手段)以外,Android系统本身自带的机制也可以实现保活和拉起。这些保活、拉起机制,粗略划分为两类:

  1. 保持活跃,在后台运行不被清理、回收
  2. 被其他组件唤醒,包括被其他App唤醒、被系统提供的功能唤醒

本文总结上述这两类会被顽固App利用的机制。

进程和Task管理

首先简单梳理一下Android Framework层基本的进程管理。

Android平台基于Linux,除了基于Linux的“进程”维度来进行管理外,还按照Task的概念来管理应用进程,分别为ProcessRecord和TaskRecord。系统可以按Task也可以按Process来管理进程。

Android提供接口直接杀死Linux进程:1. ProcessRecord的kill()方法,其实现是向对应的进程发送SIGNAL_KILL信号;2. libc的kill()函数,也是发送信号

OOM终止进程(LMK)

App进程在系统中根据OOM(Out of Memory)ADJ(Adjustment)级别和进程状态来确定优先级,当系统需要杀死进程来释放内存时,优先级越低的会优先终止。OOM ADJ分数越小优先级越高。

由于顽固App进程后台驻留时可能会被系统回收,因此顽固App通常通过一些手段(services、弹窗)等来降低OOM(提高优先级),减少自身被系统回收的几率。

最近任务列表结束Task

用户在多任务界面(Recents)移除应用,系统会结束应用对应的Task:Removing Recent Task Item(RRT)。

该操作会结束掉与Task关联的进程,但在一些场景下仍然会有对应App的进程没有被杀死。

  1. 当App通过"Exclude from recents"功能(不在最近任务列表显示自己)时,没有提供给用户结束的机会,就没有手动结束掉Task的入口
  2. 当一个进程属于多个Task时(该进程还需要为其他Task服务)

这类终止机制由用户操作触发,当顽固应用借助多进程、多任务、唤醒拉起、互拉等操作,被终止后仍在后台运行(或后续又被唤醒),给用户感受为“杀不干净”。

强制结束App

强制结束(Force-Stop)时Android内建的功能,由ActivityManagerService提供接口,可以在设置-应用程序界面由用户手动调用。

强制结束的范畴是App对应的所有Task(即可以杀死一般App所有进程)。FSA还额外会将App设置为“STOPPED“状态,禁止应用在下一次被用户手动启用或应用跳转前被广播、服务等唤醒。强制结束对顽固App的效果不佳,许多顽固App具备Native保活能力、互拉保活、唤醒拉起等对抗措施。

此外,Android提供KILL_BACKGROUND_PROCESSES权限,允许具备权限的App调用API杀死ADJ大于SERVICE_ADJ的后台进程(即没有Service的后台进程可以被杀掉)。

保持活跃或唤醒

从最近任务隐藏或多个最近任务

Android平台提供的excludeFromRecents功能可以让App的Task在多任务中隐藏。此外一个进程可以属于不同的Task,产生多个Task并隐藏其中几个Task可以实现”杀不干净“的效果。

提升App进程优先级、阻止部分回收场景

LMK和OOM ADJ会受到进程状态和优先级的影响,提高优先级可以降低被系统回收的几率,阻止部分会杀进程的场景。

其中,将借助前台进程绑定后台服务进程保活的手段,是较常见的“杀不死、杀不干净”的情况(最近任务移除后仍有进程)。

  1. 接收广播,启动Receiver,具有Receiver的后台进程优先级高于无Receiver的后台进程
  2. 创建前台Service(高版本Android前台service需要带有通知),OOM ADJ更低(SERVICE_ADJ),杀死概率更低,此时进程不会被“杀死后台进程”杀掉(会跳过ADJ小于等于SERVICE_ADJ的进程)
  3. 保持前台Activity,OOM ADJ更低(用户可见的Task)
  4. 创建前台窗口(悬浮窗)或覆盖窗口(将窗口盖在前台App上面)
  5. 将后台服务绑定到前台进程,赋予后台服务在的进程更低的OOM,提升该进程的优先级,减少被杀的几率;同时对应进程不再属于后台进程,不会被“杀死后台进程”杀死,且该进程转为“需要为其他Task服务”,同样不会被最近任务移除时杀死
  6. 对于涉及Service的场景,ContentProvider也适用

借助Sticky Service唤醒

黏性Service是系统提供的机制,被杀死后会由系统调度进行重启。前述的force-stop杀死的进程,由于设置的“STOPPED”状态是会被跳过的,因此这种情况杀死的进程不会再自动重启。大多数ROM对此都有限制(次数、频率)。

借助广播唤醒

通过系统或其他App、组件发出的广播可以唤醒应用,顽固应用可以借助广播来完成唤醒自启。同样的,force-stop设置的“STOPPED”状态也会让广播跳过这些App,不会唤醒这些App来传递广播。但广播带有一个特例功能,带有FLAG_INCLUDE_STOPPED_PACKAGES的广播可以无视“STOPPED状态”,仍会唤醒force-stop的App。通常系统广播没有这个FLAG,基本上是其他应用发出的广播带有。

高版本的Android已经不再触发静态广播和隐式广播,这种唤醒方式少了很多。(但有FLAG_RECEIVER_INCLUDE_BACKGROUND和FLAG_INCLUDE_STOPPED_PACKAGES规避)

借助Alarm Service定时器唤醒

Alarm是Android提供的定时器功能,定时器timeout时会唤醒App。被force-stop的应用会自动移除掉注册的定时器,因此不会被唤醒。

借助Job Scheduling Service任务调度唤醒

与Alarm类似,定时唤醒App。但是受到电源管理策略、功耗管理策略、系统休眠状态、WorkManager等的影响,唤醒的定时精度较低,且不同ROM可能表现一致性较差。同样的,会跳过被force-stop的App。

借助其他App拉起唤醒

这是国内互联网App最恶心的一种机制,一群App(或集成的SDK)互相拉起对方、互相绑定提高优先级、互相拉起唤醒。其中,唤醒方式除了常规的四大组件外,还有一些黑科技、Native的方法。其中,App发出的广播带上FLAG_RECEIVER_INCLUDE_BACKGROUND和FLAG_INCLUDE_STOPPED_PACKAGES完全可以规避force-stop后"STOPPED"的应用,实现唤醒。

总结

可以说,Android本身的管理机、提供的组件间通信功能,叠加App们的流氓行为,可以说后台驻留、拉起唤醒是防不胜防的,实现较好的后台驻留管理需要较高的投入,且对系统稳定性、App基本功能的影响较大,是高投入高难度的研究方向。其中,App互拉唤醒和保活的机制,让force-stop机制做不到太好的效果,其"STOPPED"实现的类似的轻度冻结状态几乎报废,也是各大ROM厂商在后台管理部分大展身手的重要因素。

为了实现好的功耗、续航、性能,就需要在应用唤醒、冻结、暂停执行等方面下功夫了。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-470282.html

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