Android 内存泄漏

• 在Android中，内存泄露的现象十分常见；而内存泄露导致的后果会使得应用Crash

1. 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

3. 发生内存泄露的本质原因

• 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

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

• 步骤2：Linux 内核真正回收具体进程 
  1. ActivityManagerService 对 所有进程进行评分（评分存放在变量adj中）
  2. 更新评分到Linux 内核
  3. 由Linux 内核完成真正的内存回收

4.3 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

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();

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）

• Java垃圾回收器（GC）的内存释放 = 垃圾回收算法，主要包括：

• 具体介绍如下

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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：

1. 集合类
2. Static关键字修饰的成员变量
3. 非静态内部类 / 匿名类
4. 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

• 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;

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

}

• 解决方案

1. 尽量避免 Static 成员变量引用资源耗费过多的实例（如 Context）

2. 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;
      }
  }

• 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;
      }
  }

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

• 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

• 解决方案 
  1. 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）
  2. 该内部类抽取出来封装成一个单例
  3. 尽量 避免 非静态内部类所创建的实例 = 静态

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

• 实例演示

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• 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：

1. 存在 ”工作线程实例 持有外部类引用“ 的引用关系
2. 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。

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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

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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

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

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6. 辅助分析内存泄露的工具

内存泄露方面使用MAT工具定位分析。

• 准备条件：

1）手机是开发版room(建议使用小米的开发版room)

2）手机开启root权限，可以下载一个root explorer获取root权限

• 操作步骤：

使用Androidstudio—>tools—>Android Device Monitor->进入DDMS 

1）界面中选出应用程序的包名 

2）点击Update Heap来更新统计信息（实现界面操作） 

3）开始进行测试，测试结束后，点击Cause GC

4）点击Dump HPROF file，将该应用当前的内存信息保存成hprof文件

图1

如果是用 MATEclipse 插件获取的 Dump文件，则不需要经过转换，Adt会自动进行转换然后打开;如果不是DDMS Dump 出的文件要经过转换才能被 MAT识别，进入到android sdk提供hprof-conv工具目录下，（一般位于sdk/platform-tools下）。输入命令 ./hprof-convxxx-a.hprof xxx-b.hprof进行转换。

利用MAT打开转换后的 hprof文件：

图2

图3

Histogram图表中主要统计了消耗占比较高的类的实例数量及占用空间 
Dorminator Tree（支配树）支配树可以直观地反映一个对象的retained heap

1、Histogram查询

用的最多的功能是 Histogram,点击 Actions下的 Histogram项将得到 Histogram结果，它按类名将所有的实例对象列出来，可以点击表头进行排序,在表的第一行可以输入正则表达式来匹配结果，我们一般查看Activity和Fragment是否有内存泄露，一般Fragmen会有混淆，所以需要QA保留好对应的mapping文件。

图4

2、选中占用内存最大的Activity->右键—>Merge Shortest Path To GC Roots->exclude allphantom/weak/soft etc. references

Merge Shortest Path To GC Roots 它能够从当前内存映像中找到一条指定对象所在的到GC Root的最短路径。这个功能还附带了其他几个选项，这几个选项分别指明了计算最短路径的时候是否是需要排除弱引用、软引用及影子引用等，一般来说这三种类型的引用都不会是造成内存泄漏的原因，因为JVM迟早是会回收只存在这三种引用的资源的，所以在dump内存映像之前我们都会手动触发一次gc，同时在找最短引用路径的时候也会选择上exclude all phantom/weak/soft etc. references选项，排除来自这三种引用的干扰。

3、结果如下图，由图可以看出   com.android.org.chromium.android_webview.Aw-

PasswordHandler @0x42cbee10 组件始终调用com.baidu.next.tieba.reply.activity.

ReplyDetailActivity @0x42bd52d8这个函数，导致内存泄漏问题。

图5