Android性能优化:我总结了关于内存泄漏的所有知识
2020/2/20 23:05:36
本文主要是介绍Android性能优化:我总结了关于内存泄漏的所有知识,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
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。
目录
![示意图](/upload/202002/20/202002202305359930.png)
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
![示意图](/upload/202002/20/202002202305361824.png)
- 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](/upload/202002/20/202002202305362439.png)
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](/upload/202002/20/202002202305363533.png)
- 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
4.3 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](/upload/202002/20/202002202305364226.png)
注:用1个实例讲解 内存分配
public class Sample { int s1 = 0; Sample mSample1 = new Sample(); // 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 public void method() { int s2 = 0; Sample mSample2 = new Sample(); } } // 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 = new Sample(); 复制代码
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](/upload/202002/20/202002202305364773.png)
- 具体介绍如下
![总结](/upload/202002/20/202002202305365554.png)
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List List<Object> objectList = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { Object o = new Object(); 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 复制代码
- 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objectList objectList.clear(); objectList=null; 复制代码
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
public class ClassName { // 定义1个静态变量 private static Context mContext; //... // 引用的是Activity的context mContext = 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 } 复制代码
- 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OOM public class SingleInstanceClass { private static SingleInstanceClass instance; private Context mContext; private SingleInstanceClass(Context context) { this.mContext = context; // 传递的是Activity的context } public SingleInstanceClass getInstance(Context context) { if (instance == null) { instance = new SingleInstanceClass(context); } return instance; } } 复制代码
- 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
public class SingleInstanceClass { private static SingleInstanceClass instance; private Context mContext; private SingleInstanceClass(Context context) { this.mContext = context.getApplicationContext(); // 传递的是Application 的context } public SingleInstanceClass getInstance(Context context) { if (instance == null) { instance = new SingleInstanceClass(context); } return instance; } } 复制代码
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 public class TestActivity extends AppCompatActivity { // 非静态内部类的实例的引用 // 注:设置为静态 public static InnerClass innerClass = null; @Override protected void onCreate(@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 = new InnerClass(); } // 非静态内部类的定义 private class InnerClass { //... } } // 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 复制代码
- 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) */ public class MainActivity extends AppCompatActivity { public static final String TAG = "carson:"; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); // 通过创建的内部类 实现多线程 new MyThread().start(); } // 自定义的Thread子类 private class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { 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 */ public class MainActivity extends AppCompatActivity { public static final String TAG = "carson:"; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); // 通过匿名内部类 实现多线程 new Thread() { @Override public void run() { 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 复制代码
- 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 */ public class MainActivity extends AppCompatActivity { public static final String TAG = "carson:"; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); // 通过创建的内部类 实现多线程 new MyThread().start(); } // 分析1:自定义Thread子类 // 设置为:静态内部类 private static class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { 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()) */ @Override protected void onDestroy() { super.onDestroy(); Thread.stop(); // 外部类Activity生命周期结束时,强制结束线程 } 复制代码
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 复制代码
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](/upload/202002/20/202002202305366462.png)
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](/upload/202002/20/202002202305368425.png)
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
6.5 LeakCanary
- 简介:一个
square
出品的Android
开源库 ->>下载地址 - 作用:检测内存泄露
- 具体使用:www.liaohuqiu.net/cn/posts/le…
7. 总结
-
本文 全面介绍了内存泄露的本质、原因 & 解决方案,希望大家在开发时尽量避免出现内存泄露
-
下一篇文章我将对讲解
Android
性能优化的相关知识,感兴趣的同学可以继续关注我的稀土掘金首页哦
请点赞!因为你的鼓励是我写作的最大动力!
这篇关于Android性能优化:我总结了关于内存泄漏的所有知识的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对大家有所帮助,也希望大家多多支持为之网!
- 2024-01-18android.permission.read_media_video
- 2024-01-18android_getaddrinfo failed eai_nodata
- 2024-01-18androidmo
- 2024-01-15Android下三种离屏渲染技术
- 2024-01-09Android 蓝牙使用
- 2024-01-06Android对接华为AI - 文本识别
- 2023-11-15代码安全之代码混淆及加固(Android)
- 2023-11-10简述Android语音播报TTS
- 2023-11-06Android WiFi工具类
- 2023-07-22Android开发未来的出路