启动器—Alpha框架解析
前言
启动优化，其实就是优化从点击icon到主页面展示这个过程的速度，让主界面尽量快的展现在用户面前。所以我们要做的就是找到那些耗时操作，并将其优化。
怎么找到？一般分成两个场景：
1、线下（debug）场景 在应用的开发阶段，我们一般通过AOP进行函数的耗时统计，通过aspectj库可以很方便的将代码插入到函数内部，从而统计到每个方法的耗时时间。或者直接通过Android Studio 自带的Profiler CPU工具，查看每个方法的时间，CPU信息。
2、线上场景 当应用已经发布到线上，统计就变得不是那么容易了。所以我们一般就通过函数插桩的方式，自己写一个统计耗时的工具类，部署到需要统计的地方，比如Application和Activity的生命周期，数据库的初始化，第三方库的初始化，然后最后上传数据到服务器即可。
找到耗时的地方后该怎么优化解决呢？
一般就是通过分析这些要执行的任务，进行异步，懒加载，预加载等操作。
这里就涉及到我们今天要讲的内容了，异步启动方案。顾名思义就是帮我们优化启动的一个工具，可以高效合理的帮我们安排启动过程中的一些任务处理。
接下来就带大家从源码开始分析，一起看看阿里的异步启动框架——Alpha。
作为一个异步启动框架，该有什么功能
有人可能要问了，不就是异步任务吗，我整几个线程，把任务往里面一丢不就行了。
事情可没那么简单，比如现在有6个任务需要在Application里面执行，其中Task1，Task4，Tas6需要在主线程执行，Task2，Task3需要在Task1执行完才能执行，Task4，Task5需要Task2和Task3执行完才能执行，Task6需要Task4和Task5执行完才能执行，Task4的耗时要大于Task5。
这是个啥啊？我晕了。这么多关系，我该怎么处理？既然文字看着太麻烦，就画个图吧，这里涉及到一个用于时间管理的图形——Pert图。Pert 图是一个有向图，能清晰地描述子任务之间的依赖关系。比如我们这个项目的情况，画成Pert 图如下：
Pert图
通过Pert图还是可以很直观的看到每个Task的关系，其中当执行完Task2和Task3之后，我们有两个选择，先执行Task4或者先执行Task5，由于Task4的耗时要大于Task5，所以我们就选择先执行Task4了。
其实制定任务执行的计划在我们生活中也随处可见，比如我们早起后也有很多事情要处理，比如烧水（5分钟），刷牙（3分钟），洗脸（2分钟），上厕所（8分钟）。怎么选一条最优路线能让我们最快完成这些事情呢？肯定是能一起并行的事情就安排到一起，然后并行的同时让耗时久的事情先发生。比如先烧水，然后上厕所的同时刷牙洗脸？扯远了扯远了，哈哈哈，收！
好了，看看我们如果用Alpha框架实现该怎么写呢？
//构造方法，true为主线程执行
Task1=new Task("task1",true);
Task2=new Task("task2",false);
Task3=new Task("task3",false);
Task4=new Task("task4",true);
Task5=new Task("task5",false);
Task6=new Task("task6",true);
//设置优先级，耗时操作优先级较高
Task4.setExecutePriority(1);
Task5.setExecutePriority(2);
Project.Builder builder = new Project.Builder().withTaskCreator(new MyTaskCreator());
builder.add(Task1);
builder.add(Task2).after(Task1);
builder.add(Task3).after(Task1);
builder.add(Task4).after(Task2,Task3);
builder.add(Task5).after(Task2,Task3);
builder.add(Task6).after(Task4,Task5);
builder.setProjectName("innerGroup");
AlphaManager.getInstance(mContext).addProject(builder.create());
AlphaManager.getInstance(mContext).start();
搞定！还不错吧。那就来一起分析下它吧！
首先，我们自己如果好好想想，如果让我们来做一个异步启动框架，需要考虑哪些问题？
- 多线程管理
- 任务的优先级
- 任务之间的先后关系
- 任务是否需要在主线程执行
- 多进程处理
就让我们带着这些问题去看看Alpha的内部源码。
Alpha源码解析
从上面的代码可以看到，任务的开启是由AlphaManager.getInstance(mContext).start()方法开始调用，所以我们就从这个start方法开始研究：
public void start() {
Project project = null;
do {
//1.是否有为当前进程单独配置的Project，此为最高优先级
if (mProjectForCurrentProcess != null) {
project = (Project) mProjectForCurrentProcess;
break;
}
//2.如果当前是主进程，是否有配置主进程Project
if (AlphaUtils.isInMainProcess(mContext)
&& mProjectArray.indexOfKey(MAIN_PROCESS_MODE) >= 0) {
project = (Project) mProjectArray.get(MAIN_PROCESS_MODE);
break;
}
//3.如果是非主进程，是否有配置非主进程的Project
if (!AlphaUtils.isInMainProcess(mContext)
&& mProjectArray.indexOfKey(SECONDARY_PROCESS_MODE) >= 0) {
project = (Project) mProjectArray.get(SECONDARY_PROCESS_MODE);
break;
}
//4.是否有配置适用所有进程的Project
if (mProjectArray.indexOfKey(ALL_PROCESS_MODE) >= 0) {
project = (Project) mProjectArray.get(ALL_PROCESS_MODE);
break;
}
} while (false);
if (project != null) {
addListeners(project);
project.start();
} else {
AlphaLog.e(AlphaLog.GLOBAL_TAG, "No startup project for current process.");
}
}
哇，一开始就把我们多进程的疑惑给解决了。start方法首先就判断了当前的进程以及是否能匹配到相关进程的任务。可以看到一共有三种进程配置变量：
MAIN_PROCESS_MODE：主进程任务SECONDARY_PROCESS_MODE：非主进程任务ALL_PROCESS_MODE：适用于所有进程的任务
那么在哪里配置这些进程选项呢？addProject方法
public void addProject(Task project, int mode) {
if (project == null) {
throw new IllegalArgumentException("project is null");
}
if (mode < MAIN_PROCESS_MODE || mode > ALL_PROCESS_MODE) {
throw new IllegalArgumentException("No such mode: " + mode);
}
if (AlphaUtils.isMatchMode(mContext, mode)) {
mProjectArray.put(mode, project);
}
}
ok，够简单吧。继续往下看start方法。跳转到project的start方法：
@Override
public void start() {
mStartTask.start();
}
这么简单吗，就开启了一个mStartTask？这个mStartTask是之前设置的那些任务中第一个任务吗？接着看：
//Project.java
private void init() {
...
mProject = new Project();
mFinishTask = new AnchorTask(false, "==AlphaDefaultFinishTask==");
mFinishTask.setProjectLifecycleCallbacks(mProject);
mStartTask = new AnchorTask(true, "==AlphaDefaultStartTask==");
mStartTask.setProjectLifecycleCallbacks(mProject);
mProject.setStartTask(mStartTask);
mProject.setFinishTask(mFinishTask);
...
}
private static class AnchorTask extends Task {
private boolean mIsStartTask = true;
private OnProjectExecuteListener mExecuteListener;
public AnchorTask(boolean isStartTask, String name) {
super(name);
mIsStartTask = isStartTask;
}
public void setProjectLifecycleCallbacks(OnProjectExecuteListener callbacks) {
mExecuteListener = callbacks;
}
@Override
public void run() {
if (mExecuteListener != null) {
if (mIsStartTask) {
mExecuteListener.onProjectStart();
} else {
mExecuteListener.onProjectFinish();
}
}
}
}
可以看到，在Project类的初始化方法中，定义了一个开始任务和一个结束任务。这是因为从执行角度看，一个任务序列必须有一个开始节点和一个结束节点。但是实际情况中，可能会有多个任务可以同时开始，而且有多个任务可以同时作为结束点。所以就设置了这两个节点方便控制整个流程，标记流程的开始和结束，也方便了任务的监听。
说回上面，开始任务的start方法走到哪里去了呢？自然是AnchorTask的父类Task，看看源码：
public synchronized void start() {
...
switchState(STATE_WAIT);
if (mInternalRunnable == null) {
mInternalRunnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
android.os.Process.setThreadPriority(mThreadPriority);
long startTime = System.currentTimeMillis();
switchState(STATE_RUNNING);
Task.this.run();
switchState(STATE_FINISHED);
long finishTime = System.currentTimeMillis();
recordTime((finishTime - startTime));
notifyFinished();
recycle();
}
};
}
if (mIsInUiThread) {
sHandler.post(mInternalRunnable);
} else {
sExecutor.execute(mInternalRunnable);
}
}
源码还是挺简单的哈，定义了一个Runnable，然后判断是否主线程，并执行这个Runnable。其中还穿插了一些状态的改变，在Runnable内部主要是执行了Task.this.run()，也就是执行了任务本身。其中setThreadPriority方法主要是设置了线程的优先级，比如THREAD_PRIORITY_DEFAULT等，这里的优先级是较线程而言的，主要是针对CPU资源的竞争，跟我们需要的Task之间的优先级关系不大。如果是需要在主线程执行的任务，就会通过Handler（sHandler）将事件传递给主线程执行。如果是需要在非主线程执行的任务，就会通过线程池（sExecutor）去执行线程任务。
诶，好像没了？开始任务执行了就没了吗？再回头看看，还有一个notifyFinished方法。按这个名字应该就是通知任务结束的一个方法，看看源码：
void notifyFinished() {
if (!mSuccessorList.isEmpty()) {
AlphaUtils.sort(mSuccessorList);
for (Task task : mSuccessorList) {
task.onPredecessorFinished(this);
}
}
if (!mTaskFinishListeners.isEmpty()) {
for (OnTaskFinishListener listener : mTaskFinishListeners) {
listener.onTaskFinish(mName);
}
mTaskFinishListeners.clear();
}
}
这个方法主要做了三件事：
mSuccessorList排序- 遍历
mSuccessorList列表，执行onPredecessorFinished方法 - 监听回调
onTaskFinish方法
mSuccessorList是什么呢？我们叫它紧后任务列表，也就是接下来要执行的任务列表。所以流程就是先把当前任务之后的任务列表进行一个排序，根据优先级排序。然后按顺序执行onPredecessorFinished方法。
如果紧后任务列表为空，也就代表没有后续任务了，那么就会走onTaskFinish回调方法，告知当前Project已经执行完毕。
接下来就看看紧后任务是怎么加进来的呢？又该怎么排序？onPredecessorFinished方法又执行了些什么东西？
//1、紧后任务添加
public Builder after(Task task) {
task.addSuccessor(mCacheTask);
mFinishTask.removePredecessor(task);
mIsSetPosition = true;
return Builder.this;
}
void addSuccessor(Task task) {
task.addPredecessor(this);
mSuccessorList.add(task);
}
//2、紧后任务列表排序
public static void sort(List<Task> tasks) {
if (tasks.size() <= 1) {
return;
}
Collections.sort(tasks, sTaskComparator);
}
private static Comparator<Task> sTaskComparator = new Comparator<Task>() {
@Override
public int compare(Task lhs, Task rhs) {
return lhs.getExecutePriority() - rhs.getExecutePriority();
}
};
//3、紧后任务执行
synchronized void onPredecessorFinished(Task beforeTask) {
if (mPredecessorSet.isEmpty()) {
return;
}
mPredecessorSet.remove(beforeTask);
if (mPredecessorSet.isEmpty()) {
start();
}
}
ok，源码写的很清楚了，这里逐步分析下：
由源码得知，紧后任务列表主要是通过after方法，还记得之前配置任务的时候吗？builder.add(Task2).after(Task1)，所以这个after就代表Task2要在Task1后面执行，也就是Task2成了Task1的紧后任务。同理，Task1也就成了Task2的紧前任务。也就是代码中的addPredecessor方法，在添加紧后任务的同时也添加了紧前任务。
可能有人会问了，紧前任务添加了有什么用呢？难不成还倒退回去执行？试想一下，如果有多个任务的紧后任务都是一个呢？比如这种情况：builder.add(Task4).after(Task2,Task3)。Task4是Task2和Task3的紧后任务，所以在Task2执行完之后，还要判断Task3是否执行成功，然后才能执行Task4，这就是紧前任务列表的作用。这也就对应到上述代码中onPredecessorFinished方法的逻辑了。
然后这个紧后任务列表的排序是怎么排的呢？其实就是通过getExecutePriority方法获取task的执行优先级数字，按照正序排列，越小的任务执行时机越早。还记得之前配置的时候我设置了setExecutePriority方法吗，就是这里设置了优先级的。
至此主要逻辑就差不多了。好像还挺简单的是不是。还有一些细节我也简单的提下：
- 各种回调：包括一些task的回调，project的回调。
- 日志记录：比如耗时时间的记录，刚才执行任务时候的recordTime方法，就是记录了每个task的耗时。
- 多种Task配置方法：除了上面用Java代码配置，还可以通过xml文件来配置Project和里面的Task，这个就主要是XmlPullParser类来解析xml数据，然后生成Prject。
- 各种设计模式：比如构建Project的建造者模式，还有通过传入task名称就可以创建Task的工厂模式。
诸如此类的一些细节感兴趣朋友的可以自己下源码看看。
最后用一张流程图总结下吧：
总结
分析下来，这个异步启动框架应该算比较简单的，但是能解决问题啊！其实我们平时工作中也可以做一些积累，然后写成工具或者框架，如果能开源出来大家一起使用还真是一件不错的事情呢！
![ES[7.6.x]学习笔记（七）IK中文分词器](https://ask.qcloudimg.com/article-cover-image/2941637/9udfetizjp.png)
腾讯云开发者
