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Android性能优化（手把手带你全面了解 内存泄露 & 解决方案）

IT知识Android性能解决方案

弱龄寄事外，委怀在琴书。这篇文章主要讲述Android性能优化：手把手带你全面了解 内存泄露 & 解决方案相关的知识，希望能为你提供帮助。
. 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：
示意图
3. 发生内存泄露的本质原因
具体描述
示意图
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
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
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
示意图
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也存放在栈中
Sample mSample3 = new Sample();
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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
具体介绍如下
总结
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
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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;
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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
}
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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;
}
}
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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;
}
}
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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
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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(www.famenjie.com);
}
// 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：
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(www.huayyule.com) {
super.onDestroy();
Thread.stop(www.baqist.cn/);
// 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：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(www.dongfan178.com )
// 对于 文件流File：关闭流
InputStream / OutputStream.close(www.huaxinyul.com)
// 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
示意图
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
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
示意图
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:/wwww.dashuju178.com /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
示意图
【Android性能优化（手把手带你全面了解 内存泄露 & 解决方案）】下一篇文章我将对讲解Android 性能优化的相关知识，有兴趣可以继续关注Carson_Ho的安卓开发笔记
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