Android 内存泄漏场景及其解决方法

本文包括以下内容:

  1. 内存泄漏原理
  2. Android内存泄漏发生的情况
  3. 检测内存泄漏的工具、方法
  4. 如何避免内存泄漏

1. 内存泄漏原理

简单来说,Java的内存泄漏就是对象不再使用的时候,无法被JVM回收。内存泄漏最终会引发Out Of Memory。

在Java中,判断对象是否仍在使用的方法是:引用计数法,可达性分析。

引用计数法就是对每个对象所持有的引用进行计数,计数为0,则没有引用,判断为可回收状态。但是此方法存在的问题是循环引用,即A持有B的引用,B持有A的引用,同时AB不再使用时,无法回收AB,发生内存泄漏。

可达性分析就是从一些GC Root 对象出发,去遍历所含有对象的引用,以此递归。像树一样,从根向树枝查找可达的对象。最后没有标记到的对象即为可回收对象,解决了循环引用的问题。

但是即使采用可达性分析的方法,还是可能由于程序编写的问题引发内存泄漏。总结来说就是长周期的对象持有了短周期对象的引用,导致短周期对象无法回收,引起内存泄漏。

2. Android内存泄漏发生的情况

内存泄漏是否发生的关键在于对象之间生命周期的长短。下面是可能发生内存泄漏的情况:

比较典型的是Activity的Context,包含大量的引用,比如View Hierarchies和其他资源。一旦无法释放Context,也意味着无法释放它指向的所有对象。

  • 静态变量:静态变量的生命周期和应用的生命周期一样长。如果静态变量持有某个Activity的context,则会引发对应Activity无法释放,导致内存泄漏。如果持有application的context,就没有问题(以下例子是指Activity销毁时没有释放的情况)

    • 单例模式:内部实现是静态变量和方法
    • 静态的View:view默认持有Activity的context
    • 静态Activity
  • 监听器:当使用Activity的context注册监听,不再需要监听时没有取消注册。比如传感器的监听等

  • 内部类

    • 匿名内部类:持有外部类引用。匿名内部类和异步任务一起出现时,可能发生内存泄漏。Activity回收时,异步任务没有执行完毕会导致内存泄漏的发生。因为匿名任务类持有Activity引用,当匿名任务类的引用被另一线程持有,导致生命周期不一致的问题,进而导致内存泄漏

      • 匿名的AsyncTask

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        new AsyncTask<String, String, String>() {
        @Override
        protected String doInBackground(String... params) {
        // doSomething
        return null;
        }
        };
      • 匿名的TimerTask

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        new Timer().schedule(new TimerTask() {
        @Override
        public void run() {
        // doSomething
        }
        }, 1000);
      • 匿名的Thread或Runnable

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        new Thread() {
            @Override public void run() {
                while(true);
                }
        }.start();
      • 非静态内部类:持有外部类引用

        • Handler:我们知道Handler处理消息是串行的,所以当Activity已经需要回收,但Looper仍有消息未处理完毕时会发生内存泄漏。因为Looper使用ThreadLocal保存,ThreadLocal是静态的,生命周期与当前应用一致。同时Looper持有MessageQueue的引用,MessageQueue持有Handler引用(msg.target),Handler持有外部Activity引用,导致Activity无法回收
        • 非静态内部类有一个静态的实例:非静态内部类持有外部类引用,如果在某个地方有个非静态内部类的静态实例的话,同样会引起内存泄漏
  • 资源对象未关闭:BraodcastReceiver,ContentObserver,File,Cursor,Stream,Bitmap等资源,使用后未关闭会导致内存泄漏。因为资源性对象往往都用了一些缓冲,缓冲不仅存在于 java虚拟机内,还存在于java虚拟机外。如果仅仅是把它的引用置null,而不关闭它们,也会造成内存泄漏

  • 容器中的对象没有清理:集合一般占用内存较大,不及时关闭会导致内存紧张(不会导致内存泄漏,而会导致可用内存大大减少)
  • webview

3. 检测、分析内存泄漏的工具

  • MemoryMonitor:随时间变化,内存占用的变化情况
  • MAT:输入HRPOF文件,输出分析结果
    • Histogram:查看不同类型对象及其大小
    • DominateTree:对象占用内存及其引用关系
    • MAT使用教程
  • LeakCanary:实时监测内存泄漏的库(LeakCanary原理)

4. 如何避免内存泄漏

长周期的对象持有了短周期对象的引用,导致短周期对象无法回收,引起内存泄漏。所以在使用某个对象时,我们需要仔细研究对象的生命周期,当处理一些占用内存较大并且生命周期较长的对象时,可以使用软引用。对于一些资源操作对象,及时关闭。

  • 不要在匿名内部类中进行异步操作
  • 将非静态内部类转为静态内部类 + WeakReference(弱引用)的方式
  • 在 Activity 回调 onDestroy 时或者 onStop 时
    • 移除消息队列 MessageQueue 中的消息
    • 静态变量置null
    • 停止异步任务
    • 取消注册
  • 使用Context时,尽量使用Application 的 Context
  • 尽量避免使用static 成员变量。另外可以考虑lazy初始化
  • 为webView开启另外一个进程,通过AIDL与主线程进行通信,WebView所在的进程可以根据业务的需要选择合适的时机进行销毁,从而达到内存的完整释放
  • 及时关闭资源。Bitmap 使用后调用recycle()方法

防止内存溢出的方法

  • 及时清理容器,将集合里的东西clear,然后置为null
  • 使用adapter时,使用ViewHolder来复用convertView
  • 优化数据结构

    • 比如HashMap和ArrayMap,优先使用ArrayMap;优先使用基本类型,而非包装类
    • 减少占内存较大的枚举的使用
    • 采用三级缓存机制:LRUCache
    • 图片压缩:inSampleSize、RGB_565替换RGB_8888
  • 尽量不要在循环中创建大量对象

注:

  1. 在C++ 中,内存分配释放有程序员自己管理。内存泄漏发生的情况是,如果有些对象被分配了内存空间,然后却不可达,由于C++中没有垃圾回收机制,导致无法再释放这些内存空间。

  2. 对于Java程序员来说,GC基本是透明的,不可见的。虽然,我们只有几个函数可以访问GC,例如运行GC的函数System.gc(),但是根据Java语言规范定义, 该函数不保证JVM的垃圾收集器一定会执行。因为,不同的JVM实现者可能使用不同的算法管理GC。通常,GC的线程的优先级别较低。JVM调用GC的策略也有很多种,有的是内存使用到达一定程度时,GC才开始工作,也有定时执行的,有的是平缓执行GC,有的是中断式执行GC。就是说GC是不可控的,基本是透明的。

  3. Java对引用的分类有 Strong reference, SoftReference, WeakReference, PhatomReference 四种

  • 强引用(StrongReference):JVM 宁可抛出 OOM ,也不会让 GC 回收具有强引用的对象
  • 软引用(SoftReference):只有在内存空间不足时,才会被回的对象
  • 弱引用(WeakReference):在 GC 时,一旦发现了只具有弱引用的对象,不管当前内存空间足够与否,都会回收它的内存
  • 虚引用(PhantomReference):任何时候都可以被GC回收,当垃圾回收器准备回收一个对象时,如果发现它还有虚引用,就会在回收对象的内存之前,把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否存在该对象的虚引用,来了解这个对象是否将要被回收。可以用来作为GC回收Object的标志

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