Android性能優(yōu)化之從卡頓和ANR來(lái)徹底理解內(nèi)存泄露原理和優(yōu)化
前言
- JAVA程序，因?yàn)橛欣厥諜C(jī)制，應(yīng)該沒(méi)有內(nèi)存泄露。我們已經(jīng)知道了，如果某個(gè)對(duì)象，從根節(jié)點(diǎn)可到達(dá)，也就是存在從根節(jié)點(diǎn)到該對(duì)象的引用鏈，那么該對(duì)象是不會(huì)被 GC 回收的。
- 如果說(shuō)這個(gè)對(duì)象已經(jīng)不會(huì)再被使用到了，是無(wú)用的，我們依然持有他的引用的話(huà)，就會(huì)造成內(nèi)存泄漏，例如 一個(gè)長(zhǎng)期在后臺(tái)運(yùn)行的線(xiàn)程持有 Activity 的引用，這個(gè)時(shí) 候 Activity 執(zhí)行了 onDestroy 方法，那么這個(gè) Activity 就是從根節(jié)點(diǎn)可到達(dá)并且無(wú)用的對(duì)象， 這個(gè) Activity 對(duì)象就是泄漏的對(duì)象，給這個(gè)對(duì)象分配的內(nèi)存將無(wú)法被回收。
- 如果我們的java運(yùn)行很久,而這種內(nèi)存泄露不斷的發(fā)生，最后就沒(méi)內(nèi)存可用了。
- 當(dāng)然java的，內(nèi)存泄漏和C/C++是不一樣的。如果java程序完全結(jié)束后，它所有的對(duì)象就都不可達(dá)了，系統(tǒng)就可以對(duì)他們進(jìn)行垃圾回收，它的內(nèi)存泄露僅僅限于它本身，而不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的。C/C++的內(nèi)存泄露就比較糟糕了，它的內(nèi)存泄露是系統(tǒng)級(jí)，即使該C/C++程序退出，它的泄露的內(nèi)存也無(wú)法被系統(tǒng)回收，永遠(yuǎn)不可用了，除非重啟機(jī)器。
- 我們這篇文章就開(kāi)始對(duì)Android內(nèi)存泄露進(jìn)行總結(jié);
一、Android內(nèi)存泄露介紹
1、什么是內(nèi)存泄露?
- 內(nèi)存泄漏(Memory Leak)是指程序中已動(dòng)態(tài)分配的堆內(nèi)存由于某種原因程序未釋放或無(wú)法釋放，造成系統(tǒng)內(nèi)存的浪費(fèi)，導(dǎo)致程序運(yùn)行速度減慢甚至系統(tǒng)崩潰等嚴(yán)重后果。
- 內(nèi)存泄漏缺陷具有隱蔽性、積累性的特征，比其他內(nèi)存非法訪(fǎng)問(wèn)錯(cuò)誤更難檢測(cè)。因?yàn)閮?nèi)存泄漏的產(chǎn)生原因是內(nèi)存塊未被釋放，屬于遺漏型缺陷而不是過(guò)錯(cuò)型缺陷。此外，內(nèi)存泄漏通常不會(huì)直接產(chǎn)生可觀察的錯(cuò)誤癥狀，而是逐漸積累，降低系統(tǒng)整體性能，極端的情況下可能使系統(tǒng)崩潰;
- Android的一個(gè)應(yīng)用程序的內(nèi)存泄露對(duì)別的應(yīng)用程序影響不大。為了能夠使得Android應(yīng)用程序安全且快速的運(yùn)行，Android的每個(gè)應(yīng)用程序都會(huì)使用一個(gè)專(zhuān)有的Dalvik虛擬機(jī)實(shí)例來(lái)運(yùn)行，它是由Zygote服務(wù)進(jìn)程孵化出來(lái)的，也就是說(shuō)每個(gè)應(yīng)用程序都是在屬于自己的進(jìn)程中運(yùn)行的。
- Android為不同類(lèi)型的進(jìn)程分配了不同的內(nèi)存使用上限，如果程序在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了內(nèi)存泄漏的而造成應(yīng)用進(jìn)程使用的內(nèi)存超過(guò)了這個(gè)上限，則會(huì)被系統(tǒng)視為內(nèi)存泄漏，從而被kill掉，這使得僅僅自己的進(jìn)程被kill掉，而不會(huì)影響其他進(jìn)程(如果是system_process等系統(tǒng)進(jìn)程出問(wèn)題的話(huà)，則會(huì)引起系統(tǒng)重啟)。
2、內(nèi)存泄露的危害
- 用戶(hù)對(duì)單次的內(nèi)存泄漏并沒(méi)有什么感知，但是當(dāng)泄漏積累到內(nèi)存都被消耗完，就會(huì)導(dǎo)致卡頓，甚至崩潰;
- gc回收頻繁 造成應(yīng)用卡頓ANR：
- 當(dāng)內(nèi)存不足的時(shí)候,gc會(huì)主動(dòng)回收沒(méi)用的內(nèi)存.但是,內(nèi)存回收也是需要時(shí)間的.
- 內(nèi)存回收和gc回收垃圾資源之間高頻率交替的執(zhí)行.就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存抖動(dòng).
- 很多數(shù)據(jù)就會(huì)污染內(nèi)存堆，馬上就會(huì)有許多GCs啟動(dòng)，由于這一額外的內(nèi)存壓力，也會(huì)產(chǎn)生突然增加的運(yùn)算造成卡頓現(xiàn)象，
- 任何線(xiàn)程的任何操作都會(huì)需要暫停，等待GC操作完成之后，其他操作才能夠繼續(xù)運(yùn)行,所以垃圾回收運(yùn)行的次數(shù)越少，對(duì)性能的影響就越少;
3、內(nèi)存泄漏的原因
①內(nèi)存空間使用完畢后沒(méi)有被回收，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。雖然Java有垃圾回收機(jī)制，但是Java中任然存在很多造成內(nèi)存泄漏的代碼邏輯，垃圾回收器會(huì)回收掉大部分的內(nèi)存空間，但是有一些內(nèi)存空間還保持著引用，但是在邏輯上已經(jīng)不會(huì)再用到的對(duì)象，這時(shí)候垃圾回收器就很無(wú)能為力，不能回收它們，比如：
- 忘記釋放分配的內(nèi)存;
- 應(yīng)用不需要這個(gè)對(duì)象了，但是卻沒(méi)有釋放這個(gè)對(duì)象的引用;
- 強(qiáng)引用持有的對(duì)象，垃圾回收器是無(wú)法回收這個(gè)對(duì)象;
- 持有對(duì)象生命周期過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致無(wú)法回收;
②Android(Java)平臺(tái)的內(nèi)存泄漏是指沒(méi)用的對(duì)象資源與GC Roots之間保持可達(dá)路徑，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行回收;
③那么從棧中彈出的對(duì)象將不會(huì)被當(dāng)作垃圾回收，即使程序不再使用棧中的這些隊(duì)象，他們也不會(huì)回收，因?yàn)闂Ｖ腥匀槐４孢@對(duì)象的引用，俗稱(chēng)過(guò)期引用，這個(gè)內(nèi)存泄露很隱蔽;
二、檢測(cè)內(nèi)存泄露檢測(cè)工具
①M(fèi)emory Monitor
位于 Android Monitor 中，該工具可以：
- 方便的顯示內(nèi)存使用和 GC 情況
- 快速定位卡頓是否和 GC 有關(guān)
- 快速定位 Crash 是否和內(nèi)存占用過(guò)高有關(guān)
- 快速定位潛在的內(nèi)存泄露問(wèn)題(內(nèi)存占用一直在增長(zhǎng))
- 但是不能準(zhǔn)確的定位問(wèn)題
②Allocation Tracker
該工具用途：
- 可以定位代碼中分配的對(duì)象類(lèi)型、大小、時(shí)間、線(xiàn)程、堆棧等信息
- 可以定位內(nèi)存抖動(dòng)問(wèn)題
- 配合 Heap Viewer 定位內(nèi)存泄露問(wèn)題(可以找出來(lái)泄露的對(duì)象是在哪創(chuàng)建的等等)
- 使用方法：在 Memory Monitor 中有個(gè) Start Allocation Tracking 按鈕即可開(kāi)始跟蹤 在點(diǎn)擊停止跟蹤后會(huì)顯示統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
③Heap Viewer
該工具用于：
- 顯示內(nèi)存快照信息
- 每次 GC 后收集一次信息
- 查找內(nèi)存泄露的利器
- 使用方法：在 Memory Monitor 中有個(gè) Dump Java Heap 按鈕，點(diǎn)擊即可，在統(tǒng)計(jì)報(bào)告左上角選按 package 分類(lèi)。配合 Memory Monitor 的 initiate GC(執(zhí)行 GC)按鈕，可檢測(cè)內(nèi)存泄露等情況。
④LeakCanary
- dependencies {
- debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:1.6.3'
- releaseImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android-no-op:1.6.3'
- // Optional, if you use support library fragments:
- debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-support-fragment:1.6.3'
- }
直接在Application中使用，然后運(yùn)行APP就會(huì)自動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)到會(huì)在另一個(gè)APP上通知，顯示詳情
- public class ExampleApplication extends Application {
- @Override public void onCreate() {
- super.onCreate();
- if (LeakCanary.isInAnalyzerProcess(this)) {
- // This process is dedicated to LeakCanary for heap analysis.
- // You should not init your app in this process.
- return;
- }
- LeakCanary.install(this);
- // Normal app init code...
- }
- }
三、常見(jiàn)的內(nèi)存泄露場(chǎng)景詳解
1.單例導(dǎo)致內(nèi)存泄露
單例模式在Android開(kāi)發(fā)中會(huì)經(jīng)常用到，但是如果使用不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露。因?yàn)閱卫撵o態(tài)特性使得它的生命周期同應(yīng)用的生命周期一樣長(zhǎng)，如果一個(gè)對(duì)象已經(jīng)沒(méi)有用處了，但是單例還持有它的引用，那么在整個(gè)應(yīng)用程序的生命周期它都不能正常被回收，從而導(dǎo)致內(nèi)存泄露。
- public class AppSettings {
- private static volatile AppSettings singleton;
- private Context mContext;
- private AppSettings(Context context) {
- this.mContext = context;
- }
- public static AppSettings getInstance(Context context) {
- if (singleton == null) {
- synchronized (AppSettings.class) {
- if (singleton == null) {
- singleton = new AppSettings(context);
- }
- }
- }
- return singleton;
- }
- }
像上面代碼中這樣的單例，如果我們?cè)谡{(diào)用getInstance(Context context)方法的時(shí)候傳入的context參數(shù)是Activity、Service等上下文，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露。以Activity為例，當(dāng)我們啟動(dòng)一個(gè)Activity，并調(diào)用getInstance(Context context)方法去獲取AppSettings的單例，傳入Activity.this作為context，這樣AppSettings類(lèi)的單例sInstance就持有了Activity的引用，當(dāng)我們退出Activity時(shí)，該Activity就沒(méi)有用了，但是因?yàn)閟Intance作為靜態(tài)單例(在應(yīng)用程序的整個(gè)生命周期中存在)會(huì)繼續(xù)持有這個(gè)Activity的引用，導(dǎo)致這個(gè)Activity對(duì)象無(wú)法被回收釋放，這就造成了內(nèi)存泄露。
為了避免這樣單例導(dǎo)致內(nèi)存泄露，我們可以將context參數(shù)改為全局的上下文：
- private AppSettings(Context context) {
- this.mContext = context.getApplicationContext();
- }
2.靜態(tài)變量導(dǎo)致內(nèi)存泄漏
靜態(tài)變量存儲(chǔ)在方法區(qū)，它的生命周期從類(lèi)加載開(kāi)始，到整個(gè)進(jìn)程結(jié)束。一旦靜態(tài)變量初始化后，它所持有的引用只有等到進(jìn)程結(jié)束才會(huì)釋放。比如下面這樣的情況，在Activity中為了避免重復(fù)的創(chuàng)建info，將sInfo作為靜態(tài)變量：
- public class MainActivity2 extends AppCompatActivity {
- public static Info sInfo;
- @Override
- protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
- super.onCreate(savedInstanceState);
- sInfo = new Info(this);
- }
- class Info {
- private Context mContext;
- public Info(Context context) {
- this.mContext = context;
- }
- }
- }
Info作為Activity的靜態(tài)成員，并且持有Activity的引用，但是sInfo作為靜態(tài)變量，生命周期肯定比Activity長(zhǎng)。所以當(dāng)Activity退出后，sInfo仍然引用了Activity，Activity不能被回收，這就導(dǎo)致了內(nèi)存泄露。
在Android開(kāi)發(fā)中，靜態(tài)持有很多時(shí)候都有可能因?yàn)槠涫褂玫纳芷诓灰恢露鴮?dǎo)致內(nèi)存泄露，所以我們?cè)谛陆o態(tài)持有的變量的時(shí)候需要多考慮一下各個(gè)成員之間的引用關(guān)系，并且盡量少地使用靜態(tài)持有的變量，以避免發(fā)生內(nèi)存泄露。當(dāng)然，我們也可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候講靜態(tài)量重置為null，使其不再持有引用，這樣也可以避免內(nèi)存泄露。
3.非靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)導(dǎo)致內(nèi)存泄露
非靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)(包括匿名內(nèi)部類(lèi))默認(rèn)就會(huì)持有外部類(lèi)的引用，當(dāng)非靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)對(duì)象的生命周期比外部類(lèi)對(duì)象的生命周期長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露。非靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)導(dǎo)致的內(nèi)存泄露在Android開(kāi)發(fā)中有一種典型的場(chǎng)景就是使用Handler，很多開(kāi)發(fā)者在使用Handler是這樣寫(xiě)的：
- public class MainActivity2 extends AppCompatActivity {
- @Override
- protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
- super.onCreate(savedInstanceState);
- start();
- }
- private void start() {
- Message message = Message.obtain();
- message.what = 1;
- mHandler.sendMessage(message);
- }
- private Handler mHandler = new Handler() {
- @Override
- public void handleMessage(Message msg) {
- super.handleMessage(msg);
- if (msg.what == 1) {
- //doNothing
- }
- }
- };
- }
也許有人會(huì)說(shuō)，mHandler并未作為靜態(tài)變量持有Activity引用，生命周期可能不會(huì)比Activity長(zhǎng)，應(yīng)該不一定會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露呢，顯然不是這樣的!熟悉Handler消息機(jī)制的都知道，mHandler會(huì)作為成員變量保存在發(fā)送的消息msg中，即msg持有mHandler的引用，而mHandler是Activity的非靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)實(shí)例，即mHandler持有Activity的引用，那么我們就可以理解為msg間接持有Activity的引用。msg被發(fā)送后先放到消息隊(duì)列MessageQueue中，然后等待Looper的輪詢(xún)處理(MessageQueue和Looper都是與線(xiàn)程相關(guān)聯(lián)的，MessageQueue是Looper引用的成員變量，而Looper是保存在ThreadLocal中的)。那么當(dāng)Activity退出后，msg可能仍然存在于消息對(duì)列MessageQueue中未處理或者正在處理，那么這樣就會(huì)導(dǎo)致Activity無(wú)法被回收，以致發(fā)生Activity的內(nèi)存泄露。
通常在Android開(kāi)發(fā)中如果要使用內(nèi)部類(lèi)，但又要規(guī)避內(nèi)存泄露，一般都會(huì)采用靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)+弱引用的方式。
- MyHandler mHandler;
- public static class MyHandler extends Handler {
- private WeakReference<Activity> mActivityWeakReference;
- public MyHandler(Activity activity) {
- mActivityWeakReference = new WeakReference<>(activity);
- }
- @Override
- public void handleMessage(Message msg) {
- super.handleMessage(msg);
- }
- }
mHandler通過(guò)弱引用的方式持有Activity，當(dāng)GC執(zhí)行垃圾回收時(shí)，遇到Activity就會(huì)回收并釋放所占據(jù)的內(nèi)存單元。這樣就不會(huì)發(fā)生內(nèi)存泄露了。上面的做法確實(shí)避免了Activity導(dǎo)致的內(nèi)存泄露，發(fā)送的msg不再已經(jīng)沒(méi)有持有Activity的引用了，但是msg還是有可能存在消息隊(duì)列MessageQueue中，所以更好的是在Activity銷(xiāo)毀時(shí)就將mHandler的回調(diào)和發(fā)送的消息給移除掉。
- @Override
- protected void onDestroy() {
- super.onDestroy();
- mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
- }
非靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)造成內(nèi)存泄露還有一種情況就是使用Thread或者AsyncTask。要避免內(nèi)存泄露的話(huà)還是需要像上面Handler一樣使用靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)+弱應(yīng)用的方式(代碼就不列了，參考上面Hanlder的正確寫(xiě)法)。
4.未取消注冊(cè)或回調(diào)導(dǎo)致內(nèi)存泄露
比如我們?cè)贏ctivity中注冊(cè)廣播，如果在Activity銷(xiāo)毀后不取消注冊(cè)，那么這個(gè)剛播會(huì)一直存在系統(tǒng)中，同上面所說(shuō)的非靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)一樣持有Activity引用，導(dǎo)致內(nèi)存泄露。因此注冊(cè)廣播后在Activity銷(xiāo)毀后一定要取消注冊(cè)。在注冊(cè)觀察則模式的時(shí)候，如果不及時(shí)取消也會(huì)造成內(nèi)存泄露。比如使用Retrofit+RxJava注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的觀察者回調(diào)，同樣作為匿名內(nèi)部類(lèi)持有外部引用，所以需要記得在不用或者銷(xiāo)毀的時(shí)候取消注冊(cè)。
5.Timer和TimerTask導(dǎo)致內(nèi)存泄露
Timer和TimerTask在Android中通常會(huì)被用來(lái)做一些計(jì)時(shí)或循環(huán)任務(wù)，比如實(shí)現(xiàn)無(wú)限輪播的ViewPager：
- private void stopTimer(){
- if(mTimer!=null){
- mTimer.cancel();
- mTimer.purge();
- mTimer = null;
- }
- if(mTimerTask!=null){
- mTimerTask.cancel();
- mTimerTask = null;
- }
- }
- @Override
- protected void onDestroy() {
- super.onDestroy();
- stopTimer();
- }
當(dāng)我們Activity銷(xiāo)毀的時(shí)，有可能Timer還在繼續(xù)等待執(zhí)行TimerTask，它持有Activity的引用不能被回收，因此當(dāng)我們Activity銷(xiāo)毀的時(shí)候要立即cancel掉Timer和TimerTask，以避免發(fā)生內(nèi)存泄漏。
6.集合中的對(duì)象未清理造成內(nèi)存泄露
這個(gè)比較好理解，如果一個(gè)對(duì)象放入到ArrayList、HashMap等集合中，這個(gè)集合就會(huì)持有該對(duì)象的引用。當(dāng)我們不再需要這個(gè)對(duì)象時(shí)，也并沒(méi)有將它從集合中移除，這樣只要集合還在使用(而此對(duì)象已經(jīng)無(wú)用了)，這個(gè)對(duì)象就造成了內(nèi)存泄露。并且如果集合被靜態(tài)引用的話(huà)，集合里面那些沒(méi)有用的對(duì)象更會(huì)造成內(nèi)存泄露了。所以在使用集合時(shí)要及時(shí)將不用的對(duì)象從集合remove，或者clear集合，以避免內(nèi)存泄漏。
7.資源未關(guān)閉或釋放導(dǎo)致內(nèi)存泄露
在使用IO、File流或者Sqlite、Cursor等資源時(shí)要及時(shí)關(guān)閉。這些資源在進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)通常都使用了緩沖，如果不及時(shí)關(guān)閉，這些緩沖對(duì)象就會(huì)一直被占用而得不到釋放，以致發(fā)生內(nèi)存泄露。因此我們?cè)诓恍枰褂盟鼈兊臅r(shí)候就及時(shí)關(guān)閉，以便緩沖能及時(shí)得到釋放，從而避免內(nèi)存泄露。
8.屬性動(dòng)畫(huà)造成內(nèi)存泄露
動(dòng)畫(huà)同樣是一個(gè)耗時(shí)任務(wù)，比如在Activity中啟動(dòng)了屬性動(dòng)畫(huà)(ObjectAnimator)，但是在銷(xiāo)毀的時(shí)候，沒(méi)有調(diào)用cancle方法，雖然我們看不到動(dòng)畫(huà)了，但是這個(gè)動(dòng)畫(huà)依然會(huì)不斷地播放下去，動(dòng)畫(huà)引用所在的控件，所在的控件引用Activity，這就造成Activity無(wú)法正常釋放。因此同樣要在Activity銷(xiāo)毀的時(shí)候cancel掉屬性動(dòng)畫(huà)，避免發(fā)生內(nèi)存泄漏。
9.WebView造成內(nèi)存泄露
關(guān)于WebView的內(nèi)存泄露，因?yàn)閃ebView在加載網(wǎng)頁(yè)后會(huì)長(zhǎng)期占用內(nèi)存而不能被釋放，因此我們?cè)贏ctivity銷(xiāo)毀后要調(diào)用它的destory()方法來(lái)銷(xiāo)毀它以釋放內(nèi)存。另外在查閱WebView內(nèi)存泄露相關(guān)資料時(shí)看到這種情況：Webview下面的Callback持有Activity引用，造成Webview內(nèi)存無(wú)法釋放，即使是調(diào)用了Webview.destory()等方法都無(wú)法解決問(wèn)題(Android5.1之后)。最終的解決方案是：在銷(xiāo)毀WebView之前需要先將WebView從父容器中移除，然后再銷(xiāo)毀WebView。
總結(jié)
- 對(duì)于生命周期比Activity長(zhǎng)的對(duì)象(單例)，要避免直接引用Activity的context，可以考慮使用ApplicationContext，靜態(tài)變量不使用時(shí)及時(shí)置空;
- Handler持有的引用最好使用弱引用，在Activity被釋放的時(shí)候要記得清空Message，取消Handler對(duì)象的Runnable;
- 非靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)、非靜態(tài)匿名內(nèi)部類(lèi)會(huì)自動(dòng)持有外部類(lèi)的引用，為避免內(nèi)存泄露，可以考慮把內(nèi)部類(lèi)聲明為靜態(tài)的;
- 廣播接收器、EventBus等的使用過(guò)程中，注冊(cè)/反注冊(cè)應(yīng)該成對(duì)使用，但凡有注冊(cè)的都應(yīng)該有反注冊(cè);
- 不再使用的資源對(duì)象Cursor、File、Bitmap等要記住正確關(guān)閉;
集合里面的東西有加入就應(yīng)該對(duì)應(yīng)有相應(yīng)的刪除。
屬性動(dòng)畫(huà)及時(shí)取消，注意webview內(nèi)存泄漏問(wèn)題
