OS + Android performance matrix / memory LeakCanary

Posted 2021-12-07 天行健 - Lindows

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matrix性能数据采集SDK集成

https://www.jianshu.com/p/492e5b16373c

一、介绍

Matrix 是一款微信研发并日常使用的应用性能接入框架，支持iOS, macOS和Android。 Matrix 通过接入各种性能监控方案，对性能监控项的异常数据进行采集和分析，输出相应的问题分析、定位与优化建议，从而帮助开发者开发出更高质量的应用。

Matrix for Android

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Matrix-android 当前监控范围包括：应用安装包大小，帧率变化，启动耗时，卡顿，慢方法，SQLite 操作优化，文件读写，内存泄漏等等。

• APK Checker: 针对 APK 安装包的分析检测工具，根据一系列设定好的规则，检测 APK 是否存在特定的问题，并输出较为详细的检测结果报告，用于分析排查问题以及版本追踪
• Resource Canary: 基于 WeakReference 的特性和 Square Haha 库开发的 Activity 泄漏和 Bitmap 重复创建检测工具
• Trace Canary: 监控界面流畅性、启动耗时、页面切换耗时、慢函数及卡顿等问题
• SQLite Lint: 按官方最佳实践自动化检测 SQLite 语句的使用质量
• IO Canary: 检测文件 IO 问题，包括：文件 IO 监控和 Closeable Leak 监控

特性

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APK Checker

• 具有更好的可用性：JAR 包方式提供，更方便应用到持续集成系统中，从而追踪和对比每个 APK 版本之间的变化
• 更多的检查分析功能：除具备 APKAnalyzer 的功能外，还支持统计 APK 中包含的 R 类、检查是否有多个动态库静态链接了 STL 、搜索 APK 中包含的无用资源，以及支持自定义检查规则等
• 输出的检查结果更加详实：支持可视化的 HTML 格式，便于分析处理的 JSON ，自定义输出等等

Resource Canary

• 分离了检测和分析部分，便于在不打断自动化测试的前提下持续输出分析后的检测结果
• 对检测部分生成的 Hprof 文件进行了裁剪，移除了大部分无用数据，降低了传输 Hprof 文件的开销
• 增加了重复 Bitmap 对象检测，方便通过减少冗余 Bitmap 数量，降低内存消耗

Trace Canary

• 编译期动态修改字节码, 高性能记录执行耗时与调用堆栈
• 准确的定位到发生卡顿的函数，提供执行堆栈、执行耗时、执行次数等信息，帮助快速解决卡顿问题
• 自动涵盖卡顿、启动耗时、页面切换、慢函数检测等多个流畅性指标

SQLite Lint

• 接入简单，代码无侵入
• 数据量无关，开发、测试阶段即可发现SQLite性能隐患
• 检测算法基于最佳实践，高标准把控SQLite质量*
• 底层是 C++ 实现，支持多平台扩展

IO Canary

• 接入简单，代码无侵入
• 性能、泄漏全面监控，对 IO 质量心中有数
• 兼容到 Android P

作者：momxmo
链接：https://www.jianshu.com/p/492e5b16373c
来源：简书
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LeakCanary内存泄漏采集SDK集成

https://www.jianshu.com/p/a5e69a2e093f

LeakCanary github地址:https://square.github.io/leakcanary/

开始使用

目前为止最新的版本是2.3版本，相比于2.0之前的版本，2.0之后的版本在使用上简洁了很多，只需要在dependencies中加入LeakCanary的依赖即可。而且debugImplementation只在debug模式下有效，所以不用担心用户在正式环境下也会出现LeakCanary收集。

dependencies {
  // debugImplementation because LeakCanary should only run in debug builds.
  debugImplementation \'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:2.3\'
}

在项目中加入LeakCanary之后就可以开始检测项目的内存泄露了，把项目运行起来之后, 开始随便点自己的项目，下面以一个Demo项目为例，来聊一下LeakCanary记录内存泄露的过程以及我如何解决内存泄露的。
项目运行起来之后，在控制台可以看到LeakCanary的打印信息：

D/LeakCanary: Check for retained object found no objects remaining
D/LeakCanary: Scheduling check for retained objects in 5000ms because app became invisible
D/LeakCanary: Check for retained object found no objects remaining
D/LeakCanary: Rescheduling check for retained objects in 2000ms because found only 3 retained objects (< 5 while app visible)

这说明LeakCanary正在不断的检测项目中是否有剩余对象。那么LeakCanary是如何工作的呢?LeakCanary的基础是一个叫做ObjectWatcher Android的library。它hook了Android的生命周期，当activity和fragment 被销毁并且应该被垃圾回收时候自动检测。这些被销毁的对象被传递给ObjectWatcher， ObjectWatcher持有这些被销毁对象的弱引用（weak references）。如果弱引用在等待5秒钟并运行垃圾收集器后仍未被清除，那么被观察的对象就被认为是保留的（retained，在生命周期结束后仍然保留），并存在潜在的泄漏。LeakCanary会在Logcat中输出这些日志。

D LeakCanary: Watching instance of com.example.leakcanary.MainActivity 
// 5 seconds later...
D LeakCanary: Found 1 retained object

在我一顿瞎点之后, 在手机通知栏上面出现了这样的提示:

 

image.png

上面的意思是已经发现了4个保留的对象，点击通知可以触发堆转储（dump heap）。在app可见的时候，会一直等到5个保留的对象才会触发堆转储。这里要补充的一点是：当应用可见的时候默认的阈值是5，应用不可见的时候阈值是1。如果你看到了保留的对象的通知然后将应用切换到后台（例如点击home键），那么阈值就会从5变到1，LeakCanary会立即进行堆转储。那么堆转储是什么一回事呢？

 

堆转储

在我点了上面的通知之后, 控制台打印出了下面的语句:

D/LeakCanary: Check for retained objects found 3 objects, dumping the heap
D/LeakCanary: WRITE_EXTERNAL_STORAGE permission not granted, ignoring
I/testapplicatio: hprof: heap dump "/data/user/0/com.example.leakcaneraytestapplication/files/leakcanary/2020-05-28_16-35-28_155.hprof" starting...
I/testapplicatio: hprof: heap dump completed (22MB) in 2.963s objects 374548 objects with stack traces 0

 

 

这里开始进行堆转储，同时生成.hprof文件，LeakCanary将java heap的信息存到该文件中。同时在应用程序中也会出现一个提示。

 

image.png

LeakCanary是使用shark来转换.hprof文件并定位Java堆中保留的对象。如果找不到保留的对象，那么它们很可能在堆转储的过程中回收了。

 

image.png

对于每个被保留的对象，LeakCanary会找出阻止该保留对象被回收的引用链：泄漏路径。泄露路径就是从GC ROOTS到保留对象的最短的强引用路径的别名。确定泄漏路径以后，LeakCanary使用它对Android框架的了解来找出在泄漏路径上是谁泄漏了。

 

解决内存泄露

 

 

打开生成的Leaks应用，界面就类似下面这样婶儿滴。LeakCanary会计算一个泄漏路径并在UI上展示出来。这就是LeakCanary很友好的地方，通过UI展示,可以很直接的看到内存泄漏的过程。相对于mat和android studio 自带的profiler分析工具，这个简直太直观清晰了！

 

image.png

同时泄漏路径也在logcat中展示了出来：

HEAP ANALYSIS RESULT
    ====================================
    1 APPLICATION LEAKS
    
    References underlined with "~~~" are likely causes.
    Learn more at https://squ.re/leaks.
    
    111729 bytes retained by leaking objects
    Signature: e030ebe81011d69c7a43074e799951b65ea73a
    ┬───
    │ GC Root: Local variable in native code
    │
    ├─ android.os.HandlerThread instance
    │    Leaking: NO (PathClassLoader↓ is not leaking)
    │    Thread name: \'LeakCanary-Heap-Dump\'
    │    ↓ HandlerThread.contextClassLoader
    ├─ dalvik.system.PathClassLoader instance
    │    Leaking: NO (ToastUtil↓ is not leaking and A ClassLoader is never leaking)
    │    ↓ PathClassLoader.runtimeInternalObjects
    ├─ java.lang.Object[] array
    │    Leaking: NO (ToastUtil↓ is not leaking)
    │    ↓ Object[].[871]
    ├─ com.example.leakcaneraytestapplication.ToastUtil class
    │    Leaking: NO (a class is never leaking)
    │    ↓ static ToastUtil.mToast
    │                       ~~~~~~
    ├─ android.widget.Toast instance
    │    Leaking: YES (This toast is done showing (Toast.mTN.mWM != null && Toast.mTN.mView == null))
    │    ↓ Toast.mContext
    ╰→ com.example.leakcaneraytestapplication.LeakActivity instance
    ​     Leaking: YES (ObjectWatcher was watching this because com.example.leakcaneraytestapplication.LeakActivity received Activity#onDestroy() callback and Activity#mDestroyed is true)
    ​     key = c1de58ad-30d8-444c-8a40-16a3813f3593
    ​     watchDurationMillis = 40541
    ​     retainedDurationMillis = 35535
    ====================================
    0 LIBRARY LEAKS

路径中的每一个节点都对应着一个java对象。熟悉java内存回收机制的同学都应该知道”可达性分析算法“，LeakCanary就是用可达性分析算法，从GC ROOTS向下搜索，一直去找引用链，如果某一个对象跟GC Roots没有任何引用链相连时，就证明对象是”不可达“的，可以被回收。

我们从上往下看：

GC Root: Local variable in native code

在泄漏路径的顶部是GC Root。GC Root是一些总是可达的特殊对象。
接着是:

├─ android.os.HandlerThread instance
    │    Leaking: NO (PathClassLoader↓ is not leaking)
    │    Thread name: \'LeakCanary-Heap-Dump\'
    │    ↓ HandlerThread.contextClassLoader

这里先看一下Leaking的状态（YES、NO、UNKNOWN），NO表示没泄露。那我们还得接着向下看。

 ├─ dalvik.system.PathClassLoader instance
    │    Leaking: NO (ToastUtil↓ is not leaking and A ClassLoader is never leaking)
    │    ↓ PathClassLoader.runtimeInternalObjects

上面的节点告诉我们Leaking的状态还是NO，那再往下看。

   ├─ android.widget.Toast instance
    │    Leaking: YES (This toast is done showing (Toast.mTN.mWM != null && Toast.mTN.mView == null))
    │    ↓ Toast.mContext

中间Leaking是NO状态的我就不再贴出来，我们看看Leaking是YES的这一条，这里说明发生了内存泄露。
”This toast is done showing (Toast.mTN.mWM != null && Toast.mTN.mView == null)“，这里说明Toast发生了泄露，android.widget.Toast 这是系统的Toast控件，这说明我们在使用Toast的过程中极有可能创建了Toast对象，但是该回收它的时候无法回收它，导致出现了内存泄露，这里我们再往下看：

╰→ com.example.leakcaneraytestapplication.LeakActivity instance
    ​     Leaking: YES (ObjectWatcher was watching this because com.example.leakcaneraytestapplication.LeakActivity received Activity#onDestroy() callback and Activity#mDestroyed is true)

 

 

这里就很明显的指出了内存泄露是发生在了那个activity里面，我们根据上面的提示，找到对应的activity，然后发现了一段跟Toast有关的代码:

 

image.png

这里再进入ToastUtil这个自定义Toast类里面，看看下面的代码，有没有发现什么问题？这里定义了一个static的Toast对象类型，然后在showToast的时候创建了对象，之后就没有然后了。我们要知道static的生命周期是存在于整个应用期间的，而一般Toast对象只需要显示那么几秒钟就可以了，因为这里创建一个静态的Toast，用完之后又没有销毁掉，所以这里提示有内存泄露了。因此我们这里要么不用static修饰，要么在用完之后把Toast置为null。

public class ToastUtil {

    private static Toast mToast;

    public static void showToast(Context context, int resId) {
        String text = context.getString(resId);
        showToast(context, text);
    }

    public static void showToast(Context context, String text){
        showToast(context, text, Gravity.BOTTOM);
    }

    public static void showToastCenter(Context context, String text){
        showToast(context, text, Gravity.CENTER);
    }

    public static void showToast(Context context, String text, int gravity){
        cancelToast();
        if (context != null){
            LayoutInflater inflater = (LayoutInflater) context
                    .getSystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE);
            View layout = inflater.inflate(R.layout.toast_layout, null);
            ((TextView) layout.findViewById(R.id.tv_toast_text)).setText(text);
            mToast = new Toast(context);
            mToast.setView(layout);
            mToast.setGravity(gravity, 0, 20);
            mToast.setDuration(Toast.LENGTH_LONG);
            mToast.show();
        }
    }

    public static void cancelToast() {
        if (mToast != null){
            mToast.cancel();
        }
    }
}

讲了这么多，其实内存泄露的本质是长周期对象持有了短周期对象的引用，导致短周期对象该被回收的时候无法被回收，从而导致内存泄露。我们只要顺着LeakCaneray的给出的引用链一个个的往下找，找到发生内存泄露的地方，切断引用链就可以释放内存了。

这里再补充一点上面的这个例子里面Leaking没有UNKNOWN的状态，一般情况下除了YES、NO还会出现UNKNOWN的状态，UNKNOWN表示这里可能出现了内存泄露，这些引用你需要花时间来调查一下，看看是哪里出了问题。一般推断内存泄露是从最后一个没有泄漏的节点（Leaking: NO ）到第一个泄漏的节点（Leaking: YES）之间的引用。

参考文章链接：https://www.jianshu.com/p/bcaab8f0f280

作者：牵着蜗牛散步Zz
链接：https://www.jianshu.com/p/a5e69a2e093f
来源：简书
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