Android | App内存优化之内存泄漏要点概述以及解决实战

凌川江雪

发布于 2019-12-16 18:01:41

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发布于 2019-12-16 18:01:41

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本文目录：

内存泄漏的定义、表现、危害、情景，及避免OOM的技巧
Memory Analyzer Tool(MAT)简述、下载、安装
内存泄漏解决实战
解决方法小结

内存泄漏的定义、表现、危害、情景，及避免OOM的技巧

定义

Android内存泄漏指的是进程中某些对象（垃圾对象）已经没有使用价值了， 但是它们却可以直接或间接地引用到gc roots导致无法被GC回收。 无用的对象占据着内存空间，使得实际可使用内存变小，形象地说法就是内存泄漏了。

表现

内存抖动、可用内存逐渐变少 上一篇博客写到， 内存抖动可能是 因为代码逻辑问题 导致内存被不断地进行分配和回收； 当然一个地方它的内存一直在抖动， 还有可能是由于内存泄漏引起的， 比如说，内存泄漏 导致 可用内存逐渐减少， 这时候系统为了增加可用内存，就会一直不断地进行GC， 导致内存一直在抖动！！

危害

内存不足 -- GC频繁 -- OOM

可能出现、需要注意的情景

. 1. 非静态内部类的静态实例 （“类”是这个类的类型，实例是new 出来的实例） 非静态内部类会维持一个到外部类实例的引用，如果非静态内部类的实例是静态的，就会间接长期维持着外部类的引用，阻止被回收掉。 解决办法： 使用静态内部类， 静态内部类实例，不会维持一个到外部类实例的引用！ 2.多线程相关的匿名内部类和非静态内部类 匿名内部类同样会持有外部类的引用，如果在线程中执行耗时操作就有可能发生内存泄漏，导致外部类无法被回收，直到耗时任务结束， 解决办法： 在页面退出时结束线程中的任务 3. Handler临时性内存泄露 Handler导致的内存泄漏也可以被归纳为非静态内部类实例（这里特指Handler实例）导致的； Handler通过发送Message与主线程交互， Message发出之后是存储在MessageQueue中的，有些Message也不是马上就被处理的。在Message中存在一个target，是指向Handler的一个引用，如果Message在Queue中存在的时间过长，就会导致Handler无法被回收。如果Handler是非静态的，则会导致Handler的外部类，如Activity或者Service不会被回收。由于AsyncTask内部也是Handler机制，同样存在内存泄漏的风险。此种内存泄露，一般是临时性的。 解决办法： A.使用静态handler，外部类引用使用弱引用处理 B.在退出页面时移除消息队列中的消息 4.Context导致内存泄漏 根据场景确定使用Activity的Context还是Application的Context，因为二者生命周期不同，对于不必须使用Activity的Context的场景（Dialog）,一律采用Application的Context！！！ 单例模式是最常见的发生此泄漏的场景，比如传入一个Activity的Context被静态类引用，导致无法回收 5.静态View导致泄漏 使用静态View可以避免每次启动Activity都去读取并渲染View！！！但是静态View会持有Activity的引用，导致无法回收！！！ 解决办法： 在Activity销毁的时候将静态View设置为null （View一旦被加载到界面中将会持有一个Context对象的引用， 在这里，这个context对象是我们的Activity，！！！ 声明一个静态变量 引用这个View，也就引用了activity） 6.WebView导致的内存泄漏 WebView只要使用一次，内存就不会被释放，所以WebView都存在内存泄漏的问题，！！！ 通常的解决办法： 为WebView 单开一个进程， 使用AIDL进行通信，根据业务需求在合适的时机释放掉！！ 7. 资源对象未关闭 资源性对象如Cursor、File、Socket等，内部往往都使用了缓冲，容易造成内存泄漏，应该在使用后及时关闭。未在finally中关闭，会导致异常情况下资源对象未被释放的隐患。 8.集合中的对象未清理 我们通常把一些对象的引用加入到了集合容器（比如ArrayList）中，当我们不需要集合中的某个对象时，如果没有把它的引用从集合中清理掉，这个集合就会越来越大。如果这个集合是static的话，那情况就更严重了。 所以要在退出程序之前， 需要调用集合实例的clear() 将集合里的东西clear掉， 然后将集合实例置为null，再退出程序。 9.Bitmap导致内存泄漏 bitmap是比较占内存的，所以一定要在不使用的时候及时进行清理； 同时避免静态变量持有大的bitmap对象； 10.监听器未关闭，注册对象未反注册 很多需要register和unregister的系统服务 要在合适的时候进行unregister，手动添加的listener也需要及时移除 11. 类的静态变量持有大数据对象 静态变量长期维持到大数据对象的引用，阻止垃圾回收。

如何避免OOM?

1.Bitmap优化 Bitmap非常消耗内存，而且在Android中，读取bitmap时，一般分配给虚拟机的图片堆栈只有8M，所以经常造成OOM问题。所以有必要针对Bitmap的使用作出优化： 1.1. 图片显示：加载合适尺寸的图片，比如显示缩略图的地方不要加载大图。 1.2. 图片回收：使用完bitmap，及时使用Bitmap.recycle()回收。 问题：Android不是自身具备垃圾回收机制吗？此处为何要手动回收。 Bitmap对象不是new生成的，而是通过BitmapFactory生产的。通过源码可发现是通过调用JNI生成Bitmap对象（nativeDecodeStream()等方法）。所以， 加载bitmap到内存里包括两部分， Dalvik（ART）内存和Linux kernel内存。 前者会被虚拟机自动回收。而后者必须通过recycle()方法，内部调用nativeRecycle()让linux kernel回收。 1.3. 捕获OOM异常：程序中设定如果发生OOM的应急处理方式。 1.4. 图片缓存：内存缓存、硬盘缓存等 1.5. 图片压缩：直接使用ImageView显示Bitmap时会占很多资源， 尤其当图片较大时容易发生OOM。 可以使用BitMapFactory.Options对图片进行压缩。 1.6. 图片像素（质量）：android默认颜色模式为ARGB_8888，显示质量最高，占用内存最大。 若要求不高时可采用RGB_565等模式。 还可以使用WebP； 图片大小：图片长度 * 宽度 * 单位像素 所占据字节数 ARGB_4444：每个像素占用2byte内存 ARGB_8888：每个像素占用4byte内存（默认） RGB_565：每个像素占用2byte内存 1.7. 考虑使用inBitmap；图片优化之inBitmap 2. 巧用对象引用类型

强引用 strong：Object object=new Object()。 当内存不足时，Java虚拟机宁愿抛出OOM内存溢出异常， 也不会轻易回收强引用对象来解决内存不足问题； 软引用 soft：只有当内存达到某个阈值时才会去回收，常用于缓存； 弱引用 weak ：只要被GC线程扫描到了就进行回收； 虚引用
如果想要避免OOM发生，则使用软引用对象，即当内存快不足时进行回收； 如果想尽快回收某些占用内存较大的对象，例如bitmap，可以使用弱引用，能被快速回收。 不过如果要对bitmap作缓存就不要使用弱引用，因为很快就会被GC回收，导致缓存失败。

3. 使用池 pool 内存对象的重复利用

对象池：如果某个对象在创建时，需要较大的资源开销，那么可以将其放入对象池，即将对象保存起来，下次需要时直接取出使用，而不用再次创建对象。当然，维护对象池也需要一定开销，故要衡量。

a.ListView/GridView源码可以看到重用的情况ConvertView的复用。 RecyclerView中Recycler源码。 b.Bitmap的复用 Listview等要显示大量图片。 需要使用LRU缓存机制来复用图片。

线程池：与对象池差不多，将线程对象放在池中供反复使用，减少反复创建线程的开销。

4. 使用更加轻量的数据结构： 考虑适当的情况下， 使用更加高效的安卓专门为手机研发的数据结构类 ArrayMap/SparseArray/SparseLongMap/SparseIntMap/SparseBoolMap去 替代HashMap等传统数据结构。 HashMap.put(string,Object);Object o = map.get(string);会导致一些没必要的自动装箱和拆箱。 HashMap,HashMap更耗内存， 因为它需要额外的实例对象来记录Mapping操作， SparseArray更加高效， 因为它避免了Key Value的自动装箱，和装箱后的解箱操作；

5. StringBuilder替代String: 在有些时候， 代码中会需要使用到大量的字符串拼接的操作， 这种时候有必要考虑使用StringBuilder来替代频繁的“+”

6.避免在类似onDraw这样的方法中创建对象， 因为它会迅速占用大量内存，引起频繁的GC甚至内存抖动

参考文章

Memory Analyzer Tool(MAT)简述、下载、安装

一个强大的Java Heap 工具， 相对于Memory Profiler（MP）的简单分析， MAT可以对Java内存做一个深入的分析；
MP不能确认问题，确认问题需要MAT
MAT下载链接 这里可以下载独立版的MAT工具；

MAT安装及使用教程 文件下载下来的是一个zip压缩包，

解压压缩包， 进入到如下目录， 双击对应的exe文件， 即可开始使用：

工具初始界面如下：

转换：hprof-conv 原文件路径转换后文件路径

内存泄漏解决实战

程序使用Bitmap来举例，因为对于一般程序，最大的问题往往都在Bitmap上，因为它消耗的内存非常多，将其作为内存泄漏的案例，效果会比较明显；

定义类似观察者的一个接口CallBack 以及类似被观察者的一个实现类CallBackManager：

public interface CallBack {
    void dpOperate();
}

----

public class CallBackManager {

    public static ArrayList<CallBack> sCallBacks = new ArrayList<>();

    public static void addCallBack(CallBack callBack) {
        sCallBacks.add(callBack);
    }

    public static void removeCallBack(CallBack callBack) {
        sCallBacks.remove(callBack);
    }

}

activity_memoryleak.xml：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent">

    <ImageView
        android:id="@+id/iv_memoryleak"
        android:layout_width="50dp"
        android:layout_height="50dp" />

</LinearLayout>

MemoryLeakActivity.java：

/**
 * 模拟内存泄露的Activity
 */
public class MemoryLeakActivity extends AppCompatActivity implements CallBack{

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_memoryleak);
        ImageView imageView = findViewById(R.id.iv_memoryleak);
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.mipmap.splash);
        imageView.setImageBitmap(bitmap);

        CallBackManager.addCallBack(this);
    }

    @Override
    public void dpOperate() {
        // do sth
    }
}

dpOperate()模拟操作业务的逻辑方法； 在反复地退出关闭和打开进入以上界面的时候， 就可能引起内存泄漏；
运行程序，打开MP，初始曲线图是平稳的：

建立一个简单的界面，如MainActivity， 可以点击进入MemoryLeakActivity， 然后不断地在MainActivity和MemoryLeakActivity之间切换， 即反复地退出关闭和打开进入 MemoryLeakActivity， 这时候可以看到MP的图示，内存曲线在阶梯状上升， 也就是说我们的可用内存在逐渐减少了，！！！ 出现了这种情况，我们基本就可以断定，界面可能就是出现了内存泄漏！！！：

MP工具这里，只能帮我们大致断定这个界面是出现了内存泄漏，但是它没有办法帮助我们断定那个地方有内存泄漏，来让我们有的放矢修改代码；这里就需要MAT上场了；
首先需要点击堆转储按钮， MP工具会记录一段时间的内存分配情况， 然后我们可以对这段记录进行Dump， 下载成文件保存在本地：

保存成功：

接着， 在AS的下方的Terminal终端栏，

Android studio 进入 adb 命令 ---使用terminal 终端进入sdk 找到 platform-tools 目录进入即可

使用cd指令， 进入到配套SDK目录下的platform-tools目录， 回车，到达工具目录；

接着在使用platform-tools目录目录下， 使用hprof-conv工具指令， 转化堆转储保存下来的文件：

回车后，转换成功：

接着如文首下载好独立版本的MAT工具， 使用MAT工具，打开我们刚刚转化完的文件 （工具界面左上角File ---> openFile ---> 选择文件打开）：

打开之后，MAT 就会对我们的堆转储转换后的文件进行分析：

接下来目的是通过MAT来找到内存泄漏的位置， 点击左下角有个Histogram：

进入Histogram界面后，可以看到最上面有个匹配搜索：

这里搜索我们Activity的名字：MemoryLeak

可以看到搜索结果， 可以看到这里Objects这里显示着有18个， 也就是说现在内存当中，竟存在着18个MemoryLeakActivity的实例 （emmmmm，也就是我们刚刚在试验的时候， 反复退出进入了18次MemoryLeakActivity）， 这是非常不合理的！ 后面是 Shallow Heap：堆中此类型所有实例的总大小（以字节为单位） Retained Heap：为此类型的所有实例而保留的内存总大小（以字节为单位） 接下来，点击搜索出来的实例，右键， 选择List objects -> with incoming references， （with incoming reference incoming 指过来 即指的是 引用到该选中实例的实例，即查看本实例被谁引用； with outcoming references outcoming 指出去 被该选中实例引用的实例，即查看本实例引用了谁；） 下面是点击后弹出的搜索结果：

选择第一个结果Item，右键， Merge Shortest Path To GC Roots ---> exclude all phantom/weak/soft etc. references： 查看这个对象跟 GC Root 之间的一个路径---exclude（除了）虚、弱引用、软引用之外，即只看强引用。 （从GC上说，除了强引用外， 其他的引用在JVM需要的情况下是都可以被GC掉的！！！ 所以！！！ 如果一个对象始终无法被GC，就是因为强引用的存在，！！！ 从而导致在GC的过程中一直得不到回收， 因此就内存溢出了） 下面是分析结果：

我们可以看到， 它从左上角往下是一个GC路径， 可以看到最后一个行的item其图标左下角有一个小圆圈， 这是我们真正要关注的地方， 如上图所示，也就是说最终MAT这里给了我们的一个信息， 即上述所说的17个 MemoryLeakActivity 实例实际上 是被CallBackManager这个类中的sCallBack这个实例（对象）给引用了， 至此，我们便可以回到代码中，寻找这个CallBackManager，去修改对应的代码；

可以看到果然我们一开始便定义了一个sCallBacks实例， MemoryLeakActivity 实例就一直被它所引用着！！！！

因为这里sCallBacks实例它被static修饰着，！！！ Android中被static修饰着的变量，它的生命周期是跟APP的整个周期 一样长的， 所以我们打开进入MemoryLeakActivity的时候， onCreate()中我们就把当前的一个MemoryLeakActivity实例加到sCallBacks这个List实例中去，

而每次退出销毁MemoryLeakActivity的时候， 却没有在sCallBacks中移除刚刚添加的这个MemoryLeakActivity实例， 而且MemoryLeakActivity被销毁的时候，我们没有退出APP， 所以sCallBacks实例也一直存在， 如此一来， 每次反复进入打开和退出销毁 MemoryLeakActivity的， sCallBacks实例就会多持有一个MemoryLeakActivity实例， 多次进出MemoryLeakActivity累积下来， sCallBacks实例持有的引用就只增不减， 而且这里的持有都是强应用持有，不会被GC回收的， 那无用的对象占据的内存空间就越来越大，实际可使用内存逐渐变小，导致内存泄漏了！！ 解决方法的话， 就是在onDestroy()中， 将MemoryLeakActivity自身从sCallBacks实例中移除了， 这样每次退出销毁MemoryLeakActivity的时候， onCreate()中添加进sCallBacks实例的MemoryLeakActivity自身，就会在销毁前被移除， 由此解决内存泄漏：

/**
 * 模拟内存泄露的Activity
 */
public class MemoryLeakActivity extends AppCompatActivity implements CallBack{

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_memoryleak);
        ImageView imageView = findViewById(R.id.iv_memoryleak);
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.mipmap.splash);
        imageView.setImageBitmap(bitmap);

        CallBackManager.addCallBack(this);
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        CallBackManager.removeCallBack(this);
    }

    @Override
    public void dpOperate() {
        // do sth
    }
}

解决方法小结

使用MP初步观察， 发现不断上升或者居高不下的内存曲线， 即可用内存逐渐减少的现象， 便可以判断这个地方是可能出现了内存泄漏；
使用MP的堆转储， 将一段时间内的分配情况记录成文件， 导出并保存这份文件， 基于AS的Terminal终端栏， 使用hprof-conv工具指令 转化堆转储保存下来的文件；
使用MAT打开（OpenFile）并分析hprof-conv的转化生成的文件；
点击进入Histogram界面， 筛选可疑实例； 观察Objects栏值是否异常；
点击对应的实例，右键， 选择List objects -> with incoming references， 查看本实例被谁引用； 弹出的搜索结果界面； 在上述弹出的搜索结果界面中， 选择一个结果Item，右键， Merge Shortest Path To GC Roots ---> exclude all phantom/weak/soft etc. references： 查看这个对象跟 GC Root 之间的一个路径---exclude（除了）虚、弱引用、软引用之外，即只看强引用。 弹出分析结果界面，界面中根据 图示（橙红小圆圈） ， 可以找到 引用了选中实例 的 实例对象 及其 所在的类文件名；
根据上述定位的 类文件名 以及 持有引用的对象名， 找到相应的位置， 排查并修改代码， 解决问题；