Hilo principal y jerarquía de procesos en Android

Siguiendo con los fundamentos para crear aplicaciones Android vamos a tratar en esta serie de tutoriales la ejecución de tareas en segundo plano (background) en Android. 

Los objetivos que vamos a cubrir en este módulo son:

• Entender la importancia de los hilos o subprocesos en un sistema operativo.
• Conocer la lógica de jerarquías de procesos para aplicaciones Android.
• Conocer las principales características de las clases AsyncTask, Handler, Thread y Runnable que nos permiten implementar tareas en segundo plano.
• Saber cuando se recomienda el uso de AsyncTask o el uso de Threads.
• Ver con un proyecto un ejemplo práctico de uso e implementación de tareas en background.

En esta primera publicación nos centraremos en los 2 primeros puntos.

Hilo principal (main thread)

Android es un sistema operativo multitarea que permite la ejecución de varias tareas simultáneamente. Esta característica que a simple vista nos puede parecer algo básico, facilita que en muchas ocasiones las aplicaciones actualicen información sin afectar a la respuesta y manejo del dispositivo donde se ejecutan.

Para proporcionar esa funcionalidad, los procesos que se ejecutan han de poder descomponerse en hilos (threads).  Un hilo de ejecución o subproceso es la unidad de procesamiento más pequeña que un sistema operativo puede manejar.

Al desarrollar para Android, debemos tener muy presente la experiencia final del usuario que va a utilizar las aplicaciones que creamos. Toda tarea que necesite de recursos costosos del sistema deberá realizarse en un hilo secundario para evitar que bloquee el hilo principal de la aplicación, y afecte al usuario durante la ejecución de la misma.

Por defecto, todos los componentes de la misma aplicación se ejecutan en el mismo proceso y es por eso que cuando hablamos del hilo principal o main thread, nos referimos al hilo de ejecución donde se ejecutan los componentes, servicios, actividades, etc. de una aplicación Android. Debido a la filosofía de Android respecto al consumo de recursos, el sistema se encarga de monitorizar el hilo principal y cualquier operación que supere los 5 segundos dará lugar a un mensaje de «Application Not Responding«, permitiendo al usuario esperar o forzar el cierre de la aplicación.

Android trata de mantener un proceso de aplicación durante el tiempo que sea necesario, pero necesita liberar recursos de memoria para procesos nuevos o de mayor importancia. Es aquí donde se delimita cada proceso en una «jerarquía de importancia«, basado en los componentes que se ejecutan en el proceso y el estado de los mismos.

Hay cinco niveles en la jerarquía de importancia. La siguiente lista muestra los diferentes tipos de procesos en orden de importancia:

Procesos en primer plano:

Proceso requerido para lo que el usuario está haciendo actualmente. Un proceso se considera que está en el primer plano si se dan cualquiera de las siguientes condiciones:

• Activity que interactúa con el usuario (el método onResume() de la Activity ha sido llamado).
• Cuando la Activity con la que interactúa el usuario aloja un Servicio (Service).
• Cuando un Servicio ha llamado al método startForeground(), y por lo tanto se ejecuta en primer plano.
• Cuando aloja un Servicio que será llamado durante el ciclo de vida de la aplicación (onCreate(), onStart() u onDestroy()).
• Cuando aloja un BroadcastReceiver que está ejecutando el método onReceive().

Procesos visibles:

Este tipo de procesos no define ningún componente en primer plano. Un proceso se considera visible:

• Si se define una Activity que no está en primer plano pero es visible para el usuario (llamada al método onPause() del ciclo de vida de la aplicación).
• Si se aloja un Servicio destinado a ser invocado en primer plano o a una actividad visible.

Procesos de servicio:

Aquellos procesos que se ejecutan en un Servicio (iniciados con StartService()) y no pasan a las dos categorías superiores.

Procesos en segundo plano:

Proceso que se mantiene en una Activity en segundo plano, y que por lo tanto no es visible para el usuario (ocurre cuando se llama al método onStop() del ciclo de vida de la aplicación).

Procesos vacíos:

Se trata de procesos que no están presentes en los componentes de la aplicación.

Android clasifica a un proceso en el nivel más alto que puede, en base a la importancia de los componentes activos en dicho proceso. Si por ejemplo un proceso recibe un servicio y una actividad visible, el proceso está clasificado como un proceso visible y no como un proceso de servicio.

En la próxima publicación veremos las clases AsyncTask, Handler, Thread y Runnable que nos permiten implementar tareas en segundo plano.