Android 内存泄露分析

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2017-01-19
原文链接:www.jianshu.com

Android OOM/MemoryLeak

各位读者可能都有拿的出手的github或者APP实战项目,但是会使用现成的XX开源组件并不代表你的基础就很好。本文将带你补习Android基础 -- Android中内存泄露实例,分享给大家。

1. 基础

在阅读本文前,请了解如下基础

本文属于java语言上的分析,不涉及到GC,虚拟机,native底层细节的实现。

2. 什么是内存泄漏

  • 当你不再需要某个实例后,但是这个对象却仍然被引用,防止被垃圾回收(Prevent from being bargage collected)。这个情况就叫做内存泄露(Memory Leak)。
  • 内存泄漏潜在危害非常大,比如无意泄漏了一个Drawable,它可能只有几百K的占用,但是由于它一般会引用View,就意味着同时泄漏了View,Context,Activity 以及 Activity中的resource,这个内存的泄漏就非常可观了。而且Android设备作为嵌入式设备,内存非常有限,泄漏后的卡顿或者崩溃也非常影响用户体验。

3. 常见内存泄露与解决方法

Activity中防止内存的关键只有一个:及时回收没有使用的项目。

3.1. 需要手动关闭的对象没有关闭

3.1.1. try/catch/finally中网络文件等流的手动关闭

  • HTTP
  • File
  • ContendProvider
  • Bitmap
  • Uri
  • Socket

这些都是java基础啦,就不一一介绍了。我们可以用RxJava进行封装,让它变成可观察的流;在Go语言中,可以使用Defer这样的方法来减少迷之缩进;在okhttp中,使用了引用计数的技术对流进行管理

3.1.2. onDestroy() 或者 onPause()中未及时关闭对象

泄露实例:

  • 线程泄漏:当你执行耗时任务,在onDestroy()的时候考虑调用Thread.close(),如果对线程的控制不够强的话,可以使用RxJava自动建立线程池进行控制,并在生命周期结束时取消订阅;
  • Handler泄露:当退出activity时,要注意所在Handler消息队列中的Message是否全部处理完成,可以考虑removeCallbacksAndMessages(null)手动关闭
  • 广播泄露:手动注册广播时,记住退出的时候要unregisterReceiver()
  • 第三方SDK/开源框架泄露:ShareSDK, JPush等第三方SDK需要按照文档控制生命周期,它们有时候要求你继承它们丑陋的activity,其实也为了帮你控制生命周期
  • 各种callBack/Listener的泄露,要及时设置为Null,特别是static的callback
  • EventBus等观察者模式的框架需要手动解除注册
  • 某些Service也要及时关闭,比如图片上传,当上传成功后,要stopself()
  • Webview需要手动调用WebView.onPause()以及WebView.destory()

比如常见的ButterKnife

  @Override public void onDestroyView() {
    super.onDestroyView();
    ButterKnife.reset(this);
  }

再比如ShareSDK(此垃圾再也不用)

protected void onDestroy() {
        ShareSDK.stopSDK(this);
        super.onDestroy();
    }

使用开源的框架(比如帮你写好的图片下载队列,REST解析等)可能会帮助你快速的解决这个问题,但是知其然并知其所以然,也要了解它们的生命周期

3.2. Static的使用

3.2.1 static class/method/variable 的区别,你真的懂了吗?

(1). Static inner class 与 non static inner class 的区别

static inner class 即静态内部类,它只会出现在类的内部,在某个类中写一个静态内部类其实同你在IDE里新建一个.java 文件是完全一样的。

以下为它们的对比

class对比 static inner class non-static inner class
与外部class引用关系 如果没有传入参数,就无引用关系 自动获得强引用(implicit reference)
被调用时需要外部实例 不需要(比如Bulider类) 需要
能否调用外部class中的变量与方法 不能
生命周期 自主的生命周期 依赖于外部类,甚至比外部类更长

可以看到,在生命周期中,埋下了内存泄漏的隐患,如果它的生命周期比activity更长,那么可能会发生泄露,更可怕的是,有可能会产生难以预防的空指针问题。

这个泄露的例子,详见内存管理(2)的文章。

(2). static inner method

静态内部方法,也就是虚函数:可以被直接调用,而不用去依赖它所在的类,比如你需要随机数,只用调用Math.random()即可,而不用实例化Math这个对象。在工具类(Utils)中,建议用static修饰方法。static方法的调用不会泄露内存。

(3). static inner variable

慎重使用静态变量,静态变量是被分配给当前的Class的,而不是一个独立的实例,当ClassLoader停止加载这个Class时,它才会回收。在Android中,需要手动置空才会卸掉ClassLoader,才能出现GC。

static 变量称为静态变量或者类变量,它由类的所有实例共享。
Classes are only unloaded if all classes associated with a ClassLoader can be garbage collected, which is rare but will not be impossible in Android.
高效的场景:“全局常量”,“单例”与“远程接口”。

这段谷歌博客上的著名代码演示了一次内存泄露的,当你旋转屏幕后,Drawable就会泄露。

private static Drawable sBackground;

@Override
protected void onCreate(Bundle state) {
  super.onCreate(state);

  TextView label = new TextView(this);
  label.setText("Leaks are bad");

  if (sBackground == null) {
    sBackground = getDrawable(R.drawable.large_bitmap);
  }
  label.setBackgroundDrawable(sBackground);

  setContentView(label);
}

注意,我在实际试验(CM12)中,没有GC时,导出的堆是有泄露的,而手动GC后,是不会发生内存泄露的,希望各位自己做实验,发一下反馈(评论已经有了相关反馈)。


MAT

总的来说,还是少用,就算可能是新的设备支持更加先进的GC,但是还是要注意控制内存。

3.2.2. 使用内部匿名类要注意什么?

匿名内部类实际上就是non-static inner class,比如某些初学者经常一个new Handler就写出来了,它对外部类有一个强引用。建议单独写出来这个类并继承,并加入static修饰。

3.2.4. 单例模式(Singleton)是不是内存泄漏?

在单例模式中,只有一个对象被产生,看起来一直占用了内存,但是这个不意味就是浪费了内存,内存本来就是用来装东西的,只要这个对象一直被高效的利用就不能叫做泄露。但是也不要偷懒,一个劲的全整成了单例,越多的单例会让内存占用过多,放在Application中初始化的内容也越多,意味着APP打开白屏的时间会更久,而且软件维护起来也变得复杂。

  • 好的例子:GlobalContext,SmsReceiver动态注册,EventBus

3.2.5. 为什么大神喜欢用static final来修饰常数?

static由于是所有实例共享的,说到共享一定要加锁,万一某个实例更改它后,其它的实例也会受到影响,所以加入final作为永久只读锁以防止常数被修改。

全局变量生命周期是classloader,有坑。你的activity在finish后变量并不会改变。
这个在面试中经常遇到,问你经过多次计算后,static的值是多少。比如在Android中有个坑,最常见的就是把一个sharedpreference赋值给一个static变量,然后又把sharedpreference改变后,再次调用这个static变量,就发现变量并没有改变,这个在debug中很难发现。

3.2.6. 顺便说下final吧

  • final 变量:是只读的;
  • final 方法:是不能继承或者重写的。
  • final 引用:引用不能修改,但是对象本身的属性可以修改;
  • final class:不可继承;
final MyObject o = new MyObject();
o.setValue("foo"); // Works just fine
o = new MyObject(); // Doesn't work.
  • 虚拟机并不会知道你的变量是否是final的,所以final与内存泄露无关。
  • final不会让代码速度更快

3.3. Bitmap的使用

  • 使用前注意配置Bitmap的Config,比如长宽,参数(565, 8888),格式;
  • 使用中注意缓存;
  • 使用后注意recycle以清理native层的内存。

2.3以后的bitmap不需要手动recycle了,内存已经在java层了。同时,Bitmap还有别人做好的轮子,比如PhotoView,Picasso,就可以方便的解决OOM问题。

3.4. 多线程

线程泄露可能是最严重的泄露问题了,第一它可能与Handler一样,转一转手机内存就没了,第二是当回调的时候,它极可能弹出NullPointException

个人在实际使用的一个失败实例

上传图片时退出Activity,等到图片完成后,Toast就会抛出空指针异常。

//retrofit 1.9 bad sample 
RestAdapter adapter = new RestAdapter.Builder().setEndpoint(HeadlineService.END_POINT)
            .setLogLevel(RestAdapter.LogLevel.FULL)
            .build();
adapter.create(ImageService.class)
    .updateImage(new TypedFile("image/*", file), new TypedString(nickname),
        new TypedString(Build.MODEL), new TypedString(avatar),
        new Callback<UploadResult>() {
          @Override public void success(UploadResult uploadResult, Response response) {
            if (uploadResult.getStatus() == 1) {
              Log.d(TAG, "upload successfully!");
              Toast.makeText(getActivity(), "上传成功!", Toast.LENGTH_SHORT)
                  .show();
            } else {
              Log.e(TAG, "upload failed!");
              Toast.makeText(getActivity(), "上传失败!", Toast.LENGTH_SHORT)
                  .show();
            }
            bmp.recycle();
          }

          @Override public void failure(RetrofitError error) {
            bmp.recycle();
          }
        });

我是使用Retrofit框架进行上传的,retrofit内部自己维护它的线程与生命周期,当我退出Activity时,Retrofit内部的网络线程并没有停止;当图片上传成功回调的时候,却发现window已经没了,这样就会抛出异常。

解决方法:在Activity中使用耗时任务本来就不合适,使用Service可以更好的控制回调问题。

3.5. Context与ApplicationContext

class Context ApplicationContext
生命周期 非常长,几乎就是单例
适用场景 Activity中需要UI/素材资源的地方 数据库,包管理,偏好设置,以及Picasso/Retrofit/ShareSDK/Webview等单例框架

Context的生命周期是一个Activiy,而ApplicationContext的生命周期是整个程序。我们最要注意的就是Context的内存泄露。

在Activiy的UI中要使用Context,而在其他的地方比如数据库、网络、系统服务的需要频繁调用Context的情况时,要使用ApplicationContext,以防止内存泄露。

其他的小技巧

以下为各类小问题,就不多介绍了,我会尽量写全所有的泄露。

Listview的item泄露

这个是入门问题了,加入ViewHolder可以减少findViewById的时间,或者使用RecyclerView,来解决“滑动很卡”的问题。这个实质也是一个单例。

StringBuilder

尽量使用StringBuilder,而不用String来累加字符串,你现在还记得String,StringBuilder,StringBuffer的区别吗

StringBuffer其实是给StringBuilder加了同步锁;其实你使用Log.d(TAG,"xx" + "yy")这类写法后,编译器生成的代码已经自动帮你变成StringBuilder了

如何正确的操作字符串?请参考编程随想的《Java性能优化[2]:字符串过滤实战》

多用基本类型

使用int而不用Integer,较少的对象花销。在Android中使用sparseArrayMap取代HashMap就是把key变成了int,而一定程度上减小了内存占用。

当然这个也是相对的,比如RxJava为了提高代码可读性使用了大量的包装,性能损失相比项目整体管理是可以接受的

Native代码不受GC控制

Native层面的代码不受到GC控制,又是长篇大论了,取决于C的水平。Malloc的内存一定要free,free后记得把指针置空,还有new 与delete的区别,一笔带过吧。当然,我们可以用Go语言进行NDK开发,那么又是另一套GC方案了。

使用弱引用

使用弱引用可以防止一定程度的无意引用造成的泄露,比如在Handler中使用弱引用作为参数,当销毁的时候就有可能不会发生泄露。

弱引用随时可能为null,使用前需要判断是否为空。
很久前给Fir.im的SDK提过一个建议,没想到人家开发团队马上就提供了弱引用的支持,赞一个!

后记

本文在写作中查询了很多中英文资料,整理代码示例非常累,如果你认为我的免费劳动有价值,请分享知识到微博上或者赞一下吧。

References

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