Android性能优化：阿里腾讯等关于内存泄露的知识都在这里了！

Posted 2020-11-27

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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

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

• 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

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：

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

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();

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：

具体介绍如下

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：

1. 集合类
2. Static关键字修饰的成员变量
3. 非静态内部类 / 匿名类
4. 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

• 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;

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
}

• 解决方案

1. 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

2. 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;
????}
}

• 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;
????}
}

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

• 解决方案

1. 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）
2. 该内部类抽取出来封装成一个单例
3. 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

• 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：

1. 存在 ”工作线程实例 持有外部类引用“ 的引用关系
2. 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
????}

5.3.3 消息传递机制：HandlerAndroid 内存泄露：详解 Handler 内存泄露的原因与解决方案https://www.jianshu.com/p/031515d8a7ca

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

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

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

1. MAT(Memory Analysis Tools)
2. Heap Viewer
3. Allocation Tracker
4. Android Studio 的 Memory Monitor
5. 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

具体使用：Android Studio 的 Memory Monitor使用攻略

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：https://www.liaohuqiu.net/cn/posts/leak-canary/

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

文章不易，如果大家喜欢这篇文章，或者对你有帮助希望大家多多点赞转发关注哦。文章会持续更新的。绝对干货！！！