性能优化-内存泄漏

由于Java的特有属性，其垃圾回收机制的垃圾回收的时间不确定性，造成了Android的内存泄露问题，本文主要是说明一些Android中的内存泄露问题

内存泄漏概念

• 在C/C++中，堆内存的开辟和销毁是通过程序员通过malloc/free和new/delete去完成的，而在Java中，程序员只用开辟内存，而不用关心内存怎么去释放，这一切都交由Java的GC去完成

• 而内存泄漏问题，也就出在GC这里，如果一个对象已经不再被使用，这时候按理说应该回收其内存，但在这时候如果有其他使用的对象正在引用这个对象，那么GC就不能对其回收，从而继续保留在内存中，这样便产生了内存泄漏，究其本质，内存泄露的原因就是内存不在GC的掌控范围之内了

内存分区

内存可以人为的划分为几个区

• 静态区：存放静态数据和常量
• 方法区：存放代码
• 栈区：存放局部变量和基本数据类型，不会产生碎片，效率高，内存小
• 堆区：基本通过new关键字生成的对象都位于堆区，栈中只保留其索引位置

lrucache算法

按照使用频率决定回收顺序

在查阅ListView源代码的时候，发现其开辟的内存空间在UI层不可见的时候并没有被回收，而是被复用了，也就是ConvertView

当需要加载大量数据或者图片的时候，往往是很耗费内存的，处理不当的话很容易直接造成OOM

那么，在内存和IO之间就需要一个平衡，也就是时间和空间的平衡性

引用分类

另外，为了更加利于GC回收，可以使用Java的一些特殊类进行标识：StrongReference，SoftReference，WeakReference，PhatomReference

• StrongReference：强引用
  • 回收时机：从不回收
  • 使用：对象的一般保存
  • 生命周期：JVM停止的时候才会终止
• SoftReference：软引用
  • 回收时机：内存不足时
  • 使用：SoftReference<T>结合ReferenceQueue构造，有效期短
  • 生命周期：内存不足为止
• WeakRefence：弱引用
  • 回收时机：垃圾回收时
  • 使用：SoftReference<T>结合ReferenceQueue构造，有效期短
  • 生命周期：GC回收前
• PhatomRefence：虚引用
  • 回收时机：垃圾回收时
  • 使用：和ReferenceQueue来跟踪对象呗垃圾回收期回收的活动
  • 生命周期：GC回收前

一些占内存且生命周期长的对象，尽量使用软引用和弱引用

内存回收

垃圾清理的基本概念有

• 第一，找到未来无法存取的数据，例如所有不受指令操控的内存
• 第二，回收被利用过的资源

在GC运行的时候会占用内存，一样会降低系统性能，GC回收时间过长导致卡顿

单例模式的内存泄漏

常见的内存泄漏之一就是单例模式的使用，当活动销毁的时候，单例模式的内存并没有被销毁，此时就存在内存泄漏了

private static CtxUtil instance;
    private Context context;
    private CtxUtil(Context context){
        this.context = context;
    }

    public static CtxUtil getInstance(Context context){
        if(instance == null){
            instance = new CtxUtil(context);
        }
        return instance;
    }

如果在调用的时候传递的是当前对象，那么很容易造成调用者的内存泄漏

CtxUtil ctxUtil = CtxUtil.getInstance(this);

但如果传递getApplicationContext()，那么就可以解决这个问题，简单来说就是不要然类持有另一个类的实例就可以了

CtxUtil ctxUtil = CtxUtil.getInstance(getApplicationContext());

其原理就是当前对象和application的上下文生命周期并不相同
结论：能用Application的context就用Application的，单例模式产生的Context周期与app周期相同

Android Studio检查内存泄漏

在Android Studio中有一个Monitor工具，可以用来检测内存泄漏
主要涉及Memory，CPU，GPU，Network的监视
选择要监视的应用，查看其各项数据的使用情况，这里主要是Memory的监视

• 选择Initiate GC手动释放内存，这时候应用会按照自己的需求再分配内存
  如果对app进行操作，例如屏幕旋转，那么获得会销毁重新创建，此时如果Allocated数值不断上升，那么就说明存在内存泄漏问题
• 选择Dump Java Heap，会生成堆内存快照，可以查看堆内存的使用情况
  多个快照进行对比，可以得到哪些地方内存发生内存变化，也就可以分析出内存泄漏存在的地方
  在Reference Tree中可以查看引用情况

检查内存泄漏的一般方法

确定是否存在内存泄露

• Android Monitors的内存分析
  最直观的看内存增长情况，知道该动作是否发生内存泄露
  假如动作发生之前：GC完后内存1.4M; 动作发生之后：GC完后内存1.6M，那么就有理由怀疑发生了内存泄漏
• 使用MAT内存分析工具
  MAT分析heap的总内存占用大小来初步判断是否存在泄露
  Heap视图中有一个Type叫做data object，即数据对象，也就是我们的程序中大量存在的类类型的对象
  在data object一行中有一列是Total Size，其值就是当前进程中所有Java数据对象的内存总量，一般情况下，这个值的大小决定了是否会有内存泄漏
  我们反复执行某一个操作并同时执行GC排除可以回收掉的内存，注意观察data object的Total Size值，正常情况下Total Size值都会稳定在一个有限的范围内，也就是说由于程序中的的代码良好，没有造成对象不被垃圾回收的情况
  反之如果代码中存在没有释放对象引用的情况，随着操作次数的增多Total Size的值会越来越大

那么这里就已经初步判断这个操作导致了内存泄露的情况

先找怀疑对象(哪些对象属于泄露的)

MAT对比操作前后的hprof来定位内存泄露是泄露了什么数据对象（这样做可以排除一些对象，不用后面去查看所有被引用的对象是否是嫌疑）
快速定位到操作前后所持有的对象哪些是增加了(GC后还是比之前多出来的对象就可能是泄露对象嫌疑犯)
技巧：Histogram中还可以对对象进行Group，比如选择Group By Package更方便查看自己Package中的对象信息

MAT分析hprof来定位内存泄露的原因所在(哪个对象持有了上面怀疑出来的发生泄露的对象)

• Dump出内存泄露当时的内存镜像hprof，分析怀疑泄露的类；
• 把上面2得出的这些嫌疑犯一个一个排查个遍。步骤：
  • 进入Histogram，过滤出某一个嫌疑对象类
  • 然后分析持有此类对象引用的外部对象（在该类上面点击右键List Objects--->with incoming references）
  • 再过滤掉一些弱引用、软引用、虚引用，因为它们迟早可以被GC干掉不属于内存泄露(在类上面点击右键Merge Shortest Paths to GC Roots--->exclude all phantom/weak/soft etc.references)
  • 逐个分析每个对象的GC路径是否正常，此时就要进入代码分析此时这个对象的引用持有是否合理，这就要考经验和体力了

没有内存泄漏的标准

• 当app退出的时候，这个进程里面所有的对象应该就都被回收了，尤其是很容易被泄露的（View，Activity）是否还内存当中，可以让app退出以后，查看系统该进程里面的所有的View、Activity对象是否为0，在退出以后多GC几次
• 工具：使用AndroidStudio -> AndroidMonitor -> System Information -> Memory Usage查看Objects里面的views和Activity的数量是否为0
• 这样就可以知道View和Activity是否发生了内存泄漏