Android性能优化:一些关于内存泄露(OOM)的知识

前言

在Android中,内存泄露的现象十分常见;而内存泄露导致的后果会使得应用Crash

本文 全面介绍了内存泄露的本质、原因 & 解决方案,最终提供一些常见的内存泄露分析工具,希望你们会喜欢。

1. 简介

即ML (Memory Leak)

指 程序在申请内存后,当该内存不需再使用但 却无法被释放 & 归还给 程序的现象

2. 对应用程序的影响

容易使得应用程序发生内存溢出,即OOM

内存溢出 简介:

3. 发生内存泄露的本质原因

具体描述


3. 发生内存泄露的本质原因

具体描述

示意图


特别注意

从机制上的角度来说,由于Java存在垃圾回收机制(GC),理应不存在内存泄露;出现内存泄露的原因仅仅是外部人为原因 =无意识地持有对象引用,使得 持有引用者的生命周期 > 被引用者的生命周期

4. 储备知识:Android 内存管理机制

4.1 简介

示意图


下面,将针对回收 进程、对象 、变量的内存分配 & 回收进行详细讲解

4.2 针对进程的内存策略

a. 内存分配策略

由ActivityManagerService集中管理 所有进程的内存分配

b. 内存回收策略

步骤1:Application Framework决定回收的进程类型

Android中的进程 是托管的;当进程空间紧张时,会 按进程优先级低->>高的顺序 自动回收进程

Android将进程分为5个优先等级,具体如下:

示意图


步骤2:Linux内核真正回收具体进程

ActivityManagerService对 所有进程进行评分(评分存放在变量adj中)

更新评分到Linux内核

由Linux内核完成真正的内存回收

此处仅总结流程,这其中的过程复杂,有兴趣的读者可研究系统源码ActivityManagerService.java

4.2 针对对象、变量的内存策略

Android的对于对象、变量的内存策略同Java

内存管理 = 对象 / 变量的内存分配 + 内存释放

下面,将详细讲解内存分配 & 内存释放策略

a. 内存分配策略

对象 / 变量的内存分配由程序自动 负责

共有3种:静态分配、栈式分配、 & 堆式分配,分别面向静态变量、局部变量  & 对象实例

具体介绍如下

示意图


注:用1个实例讲解 内存分配

publicclassSample{ints1 =0;    Sample mSample1 =newSample();// 方法中的局部变量s2、mSample2存放在 栈内存// 变量mSample2所指向的对象实例存放在 堆内存// 该实例的成员变量s1、mSample1也存放在栈中publicvoidmethod(){ints2 =0;        Sample mSample2 =newSample();    }}// 变量mSample3所指向的对象实例存放在堆内存// 该实例的成员变量s1、mSample1也存放在堆内存中Sample mSample3 =newSample();

b. 内存释放策略

对象 / 变量的内存释放 由Java垃圾回收器(GC) / 帧栈 负责

此处主要讲解对象分配(即堆式分配)的内存释放策略 =Java垃圾回收器(GC)

由于静态分配不需释放、栈式分配仅 通过帧栈自动出、入栈,较简单,故不详细描述

Java垃圾回收器(GC)的内存释放 = 垃圾回收算法,主要包括:

垃圾收集算法类型

具体介绍如下

总结

5. 常见的内存泄露原因 & 解决方案

常见引发内存泄露原因主要有:

集合类

Static关键字修饰的成员变量

非静态内部类 / 匿名类

资源对象使用后未关闭

下面,我将详细介绍每个引发内存泄露的原因

5.1 集合类

内存泄露原因

集合类 添加元素后,仍引用着 集合元素对象,导致该集合元素对象不可被回收,从而 导致内存泄漏

实例演示

// 通过 循环申请Object 对象 & 将申请的对象逐个放入到集合ListList objectList =newArrayList<>();for(int i =0; i <10; i++) {Objecto =newObject();            objectList.add(o);            o =null;        }// 虽释放了集合元素引用的本身:o=null)// 但集合List 仍然引用该对象,故垃圾回收器GC 依然不可回收该对象

解决方案

集合类 添加集合元素对象 后,在使用后必须从集合中删除

由于1个集合中有许多元素,故最简单的方法 = 清空集合对象 & 设置为null

// 释放objectListobjectList.clear();        objectList=null;

5.2 Static 关键字修饰的成员变量

储备知识

被Static关键字修饰的成员变量的生命周期 = 应用程序的生命周期

泄露原因

若使被Static关键字修饰的成员变量 引用耗费资源过多的实例(如Context),则容易出现该成员变量的生命周期 > 引用实例生命周期的情况,当引用实例需结束生命周期销毁时,会因静态变量的持有而无法被回收,从而出现内存泄露

实例讲解

publicclassClassName{// 定义1个静态变量privatestaticContext mContext;//...// 引用的是Activity的contextmContext = context;// 当Activity需销毁时,由于mContext = 静态 & 生命周期 = 应用程序的生命周期,故 Activity无法被回收,从而出现内存泄露}

解决方案

尽量避免Static成员变量引用资源耗费过多的实例(如Context)

若需引用Context,则尽量使用Applicaiton的Context

使用 弱引用(WeakReference)代替 强引用 持有实例

注:静态成员变量有个非常典型的例子 = 单例模式

储备知识

单例模式 由于其静态特性,其生命周期的长度 = 应用程序的生命周期

泄露原因

若1个对象已不需再使用 而单例对象还持有该对象的引用,那么该对象将不能被正常回收 从而 导致内存泄漏

实例演示

// 创建单例时,需传入一个Context// 若传入的是Activity的Context,此时单例 则持有该Activity的引用// 由于单例一直持有该Activity的引用(直到整个应用生命周期结束),即使该Activity退出,该Activity的内存也不会被回收// 特别是一些庞大的Activity,此处非常容易导致OOMpublicclassSingleInstanceClass{privatestaticSingleInstanceClass instance;privateContext mContext;privateSingleInstanceClass(Context context){this.mContext = context;// 传递的是Activity的context}publicSingleInstanceClassgetInstance(Context context){if(instance ==null) {            instance =newSingleInstanceClass(context);        }returninstance;    }}

解决方案

单例模式引用的对象的生命周期 = 应用的生命周期

如上述实例,应传递Application的Context,因Application的生命周期 = 整个应用的生命周期

publicclassSingleInstanceClass{privatestaticSingleInstanceClass instance;privateContext mContext;privateSingleInstanceClass(Context context){this.mContext = context.getApplicationContext();// 传递的是Application 的context}publicSingleInstanceClassgetInstance(Context context){if(instance ==null) {            instance =newSingleInstanceClass(context);        }returninstance;    }}

5.3 非静态内部类 / 匿名类

储备知识

非静态内部类 / 匿名类 默认持有 外部类的引用;而静态内部类则不会

常见情况

3种,分别是:非静态内部类的实例  = 静态、多线程、消息传递机制(Handler)

5.3.1 非静态内部类的实例  = 静态

泄露原因

若 非静态内部类所创建的实例 = 静态(其生命周期 = 应用的生命周期),会因非静态内部类默认持有外部类的引用而导致外部类无法释放,最终 造成内存泄露

即 外部类中 持有 非静态内部类的静态对象

实例演示

// 背景:a. 在启动频繁的Activity中,为了避免重复创建相同的数据资源,会在Activity内部创建一个非静态内部类的单例  b. 每次启动Activity时都会使用该单例的数据publicclassTestActivityextendsAppCompatActivity{// 非静态内部类的实例的引用// 注:设置为静态  publicstaticInnerClass innerClass =null;@OverrideprotectedvoidonCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState){super.onCreate(savedInstanceState);// 保证非静态内部类的实例只有1个if(innerClass ==null)            innerClass =newInnerClass();    }// 非静态内部类的定义    privateclassInnerClass{//...}}// 造成内存泄露的原因:// a. 当TestActivity销毁时,因非静态内部类单例的引用(innerClass)的生命周期 = 应用App的生命周期、持有外部类TestActivity的引用// b. 故 TestActivity无法被GC回收,从而导致内存泄漏

解决方案

将非静态内部类设置为:静态内部类(静态内部类默认不持有外部类的引用)

该内部类抽取出来封装成一个单例

尽量 避免 非静态内部类所创建的实例 = 静态

若需使用Context,建议使用Application的Context

5.3.2 多线程:AsyncTask、实现Runnable接口、继承Thread类

储备知识

多线程的使用方法 = 非静态内部类 / 匿名类;即 线程类 属于 非静态内部类 / 匿名类

泄露原因

当 工作线程正在处理任务 & 外部类需销毁时,由于 工作线程实例 持有外部类引用,将使得外部类无法被垃圾回收器(GC)回收,从而造成 内存泄露

多线程主要使用的是:AsyncTask、实现Runnable接口 & 继承Thread类

前3者内存泄露的原理相同,此处主要以继承Thread类 为例说明

实例演示

/**

    * 方式1:新建Thread子类(内部类)

    */publicclassMainActivityextendsAppCompatActivity{publicstaticfinalString TAG ="carson:";@OverridepublicvoidonCreate(Bundle savedInstanceState){super.onCreate(savedInstanceState);            setContentView(R.layout.activity_main);// 通过创建的内部类 实现多线程newMyThread().start();        }// 自定义的Thread子类privateclassMyThreadextendsThread{@Overridepublicvoidrun(){try{                    Thread.sleep(5000);                    Log.d(TAG,"执行了多线程");                }catch(InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }    }/**

    * 方式2:匿名Thread内部类

    */publicclassMainActivityextendsAppCompatActivity{publicstaticfinalString TAG ="carson:";@OverridepublicvoidonCreate(Bundle savedInstanceState){super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);// 通过匿名内部类 实现多线程newThread() {@Overridepublicvoidrun(){try{                    Thread.sleep(5000);                    Log.d(TAG,"执行了多线程");                }catch(InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }.start();    }}/**

  * 分析:内存泄露原因

  */// 工作线程Thread类属于非静态内部类 / 匿名内部类,运行时默认持有外部类的引用// 当工作线程运行时,若外部类MainActivity需销毁// 由于此时工作线程类实例持有外部类的引用,将使得外部类无法被垃圾回收器(GC)回收,从而造成 内存泄露

解决方案

从上面可看出,造成内存泄露的原因有2个关键条件:

存在 ”工作线程实例 持有外部类引用“ 的引用关系

工作线程实例的生命周期 > 外部类的生命周期,即工作线程仍在运行 而 外部类需销毁

解决方案的思路 = 使得上述任1条件不成立 即可。

// 共有2个解决方案:静态内部类 & 当外部类结束生命周期时,强制结束线程// 具体描述如下/**

    * 解决方式1:静态内部类

    * 原理:静态内部类 不默认持有外部类的引用,从而使得 “工作线程实例 持有 外部类引用” 的引用关系 不复存在

    * 具体实现:将Thread的子类设置成 静态内部类

    */publicclassMainActivityextendsAppCompatActivity{publicstaticfinalString TAG ="carson:";@OverridepublicvoidonCreate(Bundle savedInstanceState){super.onCreate(savedInstanceState);            setContentView(R.layout.activity_main);// 通过创建的内部类 实现多线程newMyThread().start();        }// 分析1:自定义Thread子类// 设置为:静态内部类privatestaticclassMyThreadextendsThread{@Overridepublicvoidrun(){try{                    Thread.sleep(5000);                    Log.d(TAG,"执行了多线程");                }catch(InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }    }/**

    * 解决方案2:当外部类结束生命周期时,强制结束线程

    * 原理:使得 工作线程实例的生命周期 与 外部类的生命周期 同步

    * 具体实现:当 外部类(此处以Activity为例) 结束生命周期时(此时系统会调用onDestroy()),强制结束线程(调用stop())

    */@OverrideprotectedvoidonDestroy(){super.onDestroy();        Thread.stop();// 外部类Activity生命周期结束时,强制结束线程}

5.3.3 消息传递机制:Handler

具体请看文章:Android 内存泄露:详解 Handler 内存泄露的原因

5.4 资源对象使用后未关闭

泄露原因

对于资源的使用(如 广播BraodcastReceiver、文件流File、数据库游标Cursor、图片资源Bitmap等),若在Activity销毁时无及时关闭 / 注销这些资源,则这些资源将不会被回收,从而造成内存泄漏

解决方案

在Activity销毁时 及时关闭 / 注销资源

// 对于 广播BraodcastReceiver:注销注册unregisterReceiver()// 对于 文件流File:关闭流InputStream / OutputStream.close()// 对于数据库游标cursor:使用后关闭游标cursor.close()// 对于 图片资源Bitmap:Android分配给图片的内存只有8M,若1个Bitmap对象占内存较多,当它不再被使用时,应调用recycle()回收此对象的像素所占用的内存;最后再赋为null Bitmap.recycle();Bitmap =null;// 对于动画(属性动画)// 将动画设置成无限循环播放repeatCount = “infinite”后// 在Activity退出时记得停止动画

5.5 其他使用

除了上述4种常见情况,还有一些日常的使用会导致内存泄露

主要包括:Context、WebView、Adapter,具体介绍如下

示意图

5.6 总结

下面,我将用一张图总结Android中内存泄露的原因 & 解决方案

示意图

6. 辅助分析内存泄露的工具

哪怕完全了解 内存泄露的原因,但难免还是会出现内存泄露的现象

下面将简单介绍几个主流的分析内存泄露的工具,分别是

MAT(Memory Analysis Tools)

Heap Viewer

Allocation Tracker

Android Studio 的 Memory Monitor

LeakCanary

6.1 MAT(Memory Analysis Tools)

定义:一个Eclipse的Java Heap内存分析工具 ->>下载地址

作用:查看当前内存占用情况

通过分析Java进程的内存快照HPROF分析,快速计算出在内存中对象占用的大小,查看哪些对象不能被垃圾收集器回收 & 可通过视图直观地查看可能造成这种结果的对象

具体使用:MAT使用攻略

6.2 Heap Viewer

定义:一个的Java Heap内存分析工具

作用:查看当前内存快照

可查看 分别有哪些类型的数据在堆内存总 & 各种类型数据的占比情况

具体使用:Heap Viewer使用攻略

6.3 Allocation Tracker

简介:一个内存追踪分析工具

作用:追踪内存分配信息,按顺序排列

具体使用:Allocation Tracker使用攻略

6.4 Memory Monitor

简介:一个Android Studio自带 的图形化检测内存工具

作用:跟踪系统 / 应用的内存使用情况。核心功能如下

示意图

原创作者:Carson_Ho

链接:https://www.jianshu.com/p/97fb764f2669

來源:简书

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