80.Android之内存管理

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1. Android中的内存

1.1 Android中的垃圾回收机制

Android 平台最吸引开发者的一个特性：有垃圾回收机制，无需手动管理内存，Android 系统会自动跟踪所有的对象，并释放那些不再被使用的对象

• Young Generation 新生代

  1. 大多数新建对象都位于Eden（伊甸园）区
  2. 当Eden区被对象填满时，就会执行Minor GC（轻量GC）。并把所有存活下来的对象转移到其中一个survivor区
  3. Survivor Space:S0、S1有两个，存放每次垃圾回收后存活的对象

  4. Minor GC 同样会检查survivor区中存活下来的对象，并把他们转移到另一个survivor区，这样在一段时间内，总会有一个空的survivor区

• Old Generation 老生代

  1. 存放长期存活的对象和经过多次Minor GC后依然存活下来的对象

  2. 满了进行Major GC（较重GC）

• Permanent Generation 永久代

• 存放方法区，方法区中有，要加载的类信息、静态变量、final类型的常量、属性和方法信息

1.2 垃圾回收

• 内存占用过多，需要为新对象分配空间
• 不同的虚拟机发生GC时采用的策略不同，可能会暂停当前程序的执行

1.3 垃圾回收机制&FPS

• Android系统每隔16ms发出VSYNC信号，触发对UI进行渲染，那么整个过程如果保证在16ms以内就能达到一个流畅的画面。60FPS
• 如果某一帧的操作超过了16ms就会让用户感觉到卡顿
• UI渲染过程发生GC，导致某一帧绘制时间超过16ms

1.4 内存泄漏

在整个Android开发过程中，内存泄漏是导致OOM（Out Of Memory内存溢出）的一个重要因素

1. 应用程序分配了大量不能回收的对象
2. 这导致可分配的内存越来越少
3. 当新对象的创建需要的内存不够
4. 当发现内存不够就会调用一次GC进行垃圾回收
5. 结果：就会发生卡顿

1.5 内存抖动

原因：内存抖动是因为应用程序在短时间内创建大量的对象，又被马上释放。

1. 瞬间产生大量的对象会严重占用Young Generation的内存区域
2. 当达到阈值，剩余空间不够，就会触发GC从而导致刚产生的对象又很快被回收。
3. 即时每次分配的对象占用了很少的内存，频分GC叠加在一起会增加Heap的压力
4. 从而触发更多其他类型的GC。
5. 结果：这个操作有可能会影响到帧率，并使用户感知到性能问题

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2. 内存检测工具

2.1 Memory Monitor 内存监视器

• 优点
  • 方便显示内存使用和GC情况
  • 快速定位卡顿是否和GC有关
  • 快速定位Crash崩溃是否和内存占用过高有关
  • 快速定位潜在的内存泄漏问题
  • 简单易用
• 缺点
  • 不能准确定位问题

2.2 Allocation Tracker 分配跟踪器

• 优点
  • 定位代码中分配对象的类型，大小，时间，线程，堆栈等信息
  • 定位内存抖动问题
  • 配合HeapViewer一起定位内存泄漏问题
• 缺点
  • 使用复杂
• 显示所有对象的信息（环形图）

2.3 Heap Viewer 堆视图

• 优点
  • 内存快照信息
  • 每次GC之后收集一次信息
  • 查找内存泄漏利器
• 缺点
  • 使用复杂
• 显示已分配的对象大小信息（包视图）

2.4 Leak Canary

https://github.com/square/leakcanary

• 引用

    dependencies {
        debugCompile 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:1.3'
        releaseCompile 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android-no-op:1.3'
    }

• 使用

    // 内存泄漏检测
    private RefWatcher refWatcher;
    public static RefWatcher getRefWatcher(Context context) {
        TTApplication application = (TTApplication) context.getApplicationContext();
        return application.refWatcher;
    }
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        refWatcher = LeakCanary.install(this);        // 检测
    }
  
    public void onDestroy() {
        RefWatcher refWatcher = TTApplication.getRefWatcher(getActivity());
        refWatcher.watch(this);                        //内存泄露检测
    }</code>

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3. 常见的内存泄漏问题

3.1 单例造成的泄漏

将Context对象保存在单例模式中，instance对象本身持有一个Context对象的引用，活动即时被销毁也不能被回收，因为静态变量一直持有它的引用

public class AppManager {
    private static AppManager instance;
    private Context context;
    private AppManager(Context context) {
        this.context = context;
    }
    public static AppManager getInstance(Context context) {
        if (instance != null) {
            instance = new AppManager(context);
        }
        return instance;
    }
}

可以改为

public class AppManager {
    private static AppManager instance;
    private Context context;
    private AppManager(Context context) {

        //    使用Application的Context（也可以用自定义的Application）
        this.context = context.getApplicationContext();        
    }
    public static AppManager getInstance(Context context) {
        if (instance != null) {
            instance = new AppManager(context);
        }
        return instance;
    }
}

3.2 非静态内部类的静态实例造成的泄漏

静态的sResource在创建时会间接持有一个MainActivity实例的引用，导致MainActivity无法被回收

public class MainActivity extends Activity {
    private static TestResource sResource = null;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        if （sResource == null) {
            sResource = new TestResource();
        }
        // ...
    }

    // 非静态内部类
    class TestResource {
        // ...
    }
}

将该内部类设为静态内部类或将该内部类抽取出来封装成一个单例

如果用到Context就使用Application的Context

但是Dialog不能使用Application和Service的Context

3.3 Handler 造成的内存泄漏问题

当创建匿名对象时，该对象会间接持有外部类实例的一个引用，mHandler对象本身会持有MainActivity的引用，导致MainActivity销毁后无法即时被回收

public class MainActivity extends Activity {
    private Handler mHandler = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        loadData();
    }

    private void loadData() {
        // ...request
        Message message = Message.obtain();
        mHandler.sendMessage(message);
    }
}

在Activity中避免使用非静态内部类，比如将Handler声明为静态的，这样Handler的存活时间就与Activity无关了

同时引入弱引用的方式引入Activity，避免将Activity作为Context传入

使用前判空

public class MainActivity extends Activity {
    private static class MyHandler extends Handler {
        private final WeakReference<MainActivity> mActivity;

        private MyHandler(MainActivity activity){
            mActivity = new WeakReference<MainActivity>(activity);
        }

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
        }
    }

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        loadData();
    }

    private void loadData() {
        // ...request
        Message message = Message.obtain();
        mHandler.sendMessage(message);
    }
}

3.4 集合类泄漏

• 如果集合类是全局的变量（类中的静态属性，全局性的map等既有静态引用或final一直指向它）
• 没有相应的删除机制
• 很可能导致集合所占用的内存只增不减

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4. 避免内存泄漏的方法

1. 尽量不要让静态变量引用Activity
2. 使用WeakReference弱引用，会保证GC时会被回收
3. 使用静态内部类来代替内部类，静态内部类不持有外部类的引用
4. 静态内部类使用弱引用来引用外部类
5. 在声明周期结束的时候释放资源

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5. 减少内存使用

1. 使用更轻量的数据结构（SpareArray代替HashMap）

   • Google自己定义的类占用内存更小

2. 避免在onDraw方法中创建对象

   • onDraw()方法被频繁调用，在其中创建对象会导致临时对象过多，发生内存抖动

3. 对象池（Message.obtain()）

   • 当一定要在onDraw中创建对象，推荐使用对象池
   • 相当于对象缓冲，在创建时查找是否已经存在对象，没有在创建

4. LRUCache

   • 大大减少内存使用

5. Bitmap内存复用，压缩（inSampleSize,inBitmap）

6. StringBuilder

   • 代替String，尤其是进行拼接操作时