一、概述 1
二、Android(Java)中常見(jiàn)的容易引起內(nèi)存泄漏的不良代碼 1
(一) 查詢數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有關(guān)閉游標(biāo) 2
(二) 構(gòu)造Adapter時(shí)，沒(méi)有使用緩存的 convertView 3
(三) Bitmap對(duì)象不在使用時(shí)調(diào)用recycle()釋放內(nèi)存 4
(四) 釋放對(duì)象的引用 4
(五) 其他 5
三、內(nèi)存監(jiān)測(cè)工具 DDMS --> Heap 5
四、內(nèi)存分析工具 MAT(Memory Analyzer Tool) 7
(一) 生成.hprof文件 7
(二) 使用MAT導(dǎo)入.hprof文件 8
(三) 使用MAT的視圖工具分析內(nèi)存 8
一、概述
Java編程中經(jīng)常容易被忽視，但本身又十分重要的一個(gè)問(wèn)題就是內(nèi)存使用的問(wèn)題。Android應(yīng)用主要使用Java語(yǔ)言編寫(xiě)，因此這個(gè)問(wèn)題也同樣會(huì)在Android開(kāi)發(fā)中出現(xiàn)。本文不對(duì)Java編程問(wèn)題做探討，而是對(duì)于在Android中，特別是應(yīng)用開(kāi)發(fā)中的此類問(wèn)題進(jìn)行整理。
由于作者接觸Android時(shí)間并不是很長(zhǎng)，因此如有敘述不當(dāng)之處，歡迎指正。
二、Android(Java)中常見(jiàn)的容易引起內(nèi)存泄漏的不良代碼
Android主要應(yīng)用在嵌入式設(shè)備當(dāng)中，而嵌入式設(shè)備由于一些眾所周知的條件限制，通常都不會(huì)有很高的配置，特別是內(nèi)存是比較有限的。如果我們編寫(xiě)的代碼當(dāng)中有太多的對(duì)內(nèi)存使用不當(dāng)?shù)牡胤?，難免會(huì)使得我們的設(shè)備運(yùn)行緩慢，甚至是死機(jī)。為了能夠使得Android應(yīng)用程序安全且快速的運(yùn)行，Android的每個(gè)應(yīng)用程序都會(huì)使用一個(gè)專有的Dalvik虛擬機(jī)實(shí)例來(lái)運(yùn)行，它是由Zygote服務(wù)進(jìn)程孵化出來(lái)的，也就是說(shuō)每個(gè)應(yīng)用程序都是在屬于自己的進(jìn)程中運(yùn)行的。一方面，如果程序在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了內(nèi)存泄漏的問(wèn)題，僅僅會(huì)使得自己的進(jìn)程被kill掉，而不會(huì)影響其他進(jìn)程（如果是 system_process等系統(tǒng)進(jìn)程出問(wèn)題的話，則會(huì)引起系統(tǒng)重啟）。另一方面Android為不同類型的進(jìn)程分配了不同的內(nèi)存使用上限，如果應(yīng)用進(jìn)程使用的內(nèi)存超過(guò)了這個(gè)上限，則會(huì)被系統(tǒng)視為內(nèi)存泄漏，從而被kill掉。Android為應(yīng)用進(jìn)程分配的內(nèi)存上限如下所示：
位置： /ANDROID_SOURCE/system/core/rootdir/init.rc 部分腳本
# Define the oom_adj values for the classes of processes that can be
# killed by the kernel. These are used in ActivityManagerService.
setprop ro.FOREGROUND_APP_ADJ 0
setprop ro.VISIBLE_APP_ADJ 1
setprop ro.SECONDARY_SERVER_ADJ 2
setprop ro.BACKUP_APP_ADJ 2
setprop ro.HOME_APP_ADJ 4
setprop ro.HIDDEN_APP_MIN_ADJ 7
setprop ro.CONTENT_PROVIDER_ADJ 14
setprop ro.EMPTY_APP_ADJ 15
# Define the memory thresholds at which the above process classes will
# be killed. These numbers are in pages (4k).
setprop ro.FOREGROUND_APP_MEM 1536
setprop ro.VISIBLE_APP_MEM 2048
setprop ro.SECONDARY_SERVER_MEM 4096
setprop ro.BACKUP_APP_MEM 4096
setprop ro.HOME_APP_MEM 4096
setprop ro.HIDDEN_APP_MEM 5120
setprop ro.CONTENT_PROVIDER_MEM 5632
setprop ro.EMPTY_APP_MEM 6144
# Write value must be consistent with the above properties.
# Note that the driver only supports 6 slots, so we have HOME_APP at the
# same memory level as services.
write /sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj 0,1,2,7,14,15
write /proc/sys/vm/overcommit_memory 1
write /proc/sys/vm/min_free_order_shift 4
write /sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree 1536,2048,4096,5120,5632,6144
# Set init its forked children's oom_adj.
write /proc/1/oom_adj -16
正因?yàn)槲覀兊膽?yīng)用程序能夠使用的內(nèi)存有限，所以在編寫(xiě)代碼的時(shí)候需要特別注意內(nèi)存使用問(wèn)題。如下是一些常見(jiàn)的內(nèi)存使用不當(dāng)?shù)那闆r。
(一) 查詢數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有關(guān)閉游標(biāo)
描述：
程序中經(jīng)常會(huì)進(jìn)行查詢數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，但是經(jīng)常會(huì)有使用完畢Cursor后沒(méi)有關(guān)閉的情況。如果我們的查詢結(jié)果集比較小，對(duì)內(nèi)存的消耗不容易被發(fā)現(xiàn)，只有在常時(shí)間大量操作的情況下才會(huì)復(fù)現(xiàn)內(nèi)存問(wèn)題，這樣就會(huì)給以后的測(cè)試和問(wèn)題排查帶來(lái)困難和風(fēng)險(xiǎn)。
示例代碼：
Cursor cursor = getContentResolver().query(uri ...);
if (cursor.moveToNext()) {
... ...
}
修正示例代碼：
Cursor cursor = null;
try {
cursor = getContentResolver().query(uri ...);
if (cursor != null && cursor.moveToNext()) {
... ...
}
} finally {
if (cursor != null) {
try {
cursor.close();
} catch (Exception e) {
//ignore this
}
}
}
(二) 構(gòu)造Adapter時(shí)，沒(méi)有使用緩存的 convertView
描述：
以構(gòu)造ListView的BaseAdapter為例，在BaseAdapter中提高了方法：
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent)
來(lái)向ListView提供每一個(gè)item所需要的view對(duì)象。初始時(shí)ListView會(huì)從BaseAdapter中根據(jù)當(dāng)前的屏幕布局實(shí)例化一定數(shù)量的 view對(duì)象，同時(shí)ListView會(huì)將這些view對(duì)象緩存起來(lái)。當(dāng)向上滾動(dòng)ListView時(shí)，原先位于最上面的list item的view對(duì)象會(huì)被回收，然后被用來(lái)構(gòu)造新出現(xiàn)的最下面的list item。這個(gè)構(gòu)造過(guò)程就是由getView()方法完成的，getView()的第二個(gè)形參 View convertView就是被緩存起來(lái)的list item的view對(duì)象(初始化時(shí)緩存中沒(méi)有view對(duì)象則convertView是null)。
由此可以看出，如果我們不去使用convertView，而是每次都在getView()中重新實(shí)例化一個(gè)View對(duì)象的話，即浪費(fèi)資源也浪費(fèi)時(shí)間，也會(huì)使得內(nèi)存占用越來(lái)越大。ListView回收l(shuí)ist item的view對(duì)象的過(guò)程可以查看:
android.widget.AbsListView.java --> void addScrapView(View scrap) 方法。
示例代碼：
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
View view = new Xxx(...);
... ...
return view;
}
修正示例代碼：
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
View view = null;
if (convertView != null) {
view = convertView;
populate(view, getItem(position));
...
} else {
view = new Xxx(...);
...
}
return view;
}
(三) Bitmap對(duì)象不在使用時(shí)調(diào)用recycle()釋放內(nèi)存
描述：
有時(shí)我們會(huì)手工的操作Bitmap對(duì)象，如果一個(gè)Bitmap對(duì)象比較占內(nèi)存，當(dāng)它不在被使用的時(shí)候，可以調(diào)用Bitmap.recycle()方法回收此對(duì)象的像素所占用的內(nèi)存，但這不是必須的，視情況而定。可以看一下代碼中的注釋：
/**
* Free up the memory associated with this bitmap's pixels, and mark the
* bitmap as "dead", meaning it will throw an exception if getPixels() or
* setPixels() is called, and will draw nothing. This operation cannot be
* reversed, so it should only be called if you are sure there are no
* further uses for the bitmap. This is an advanced call, and normally need
* not be called, since the normal GC process will free up this memory when
* there are no more references to this bitmap.
*/
(四) 釋放對(duì)象的引用
描述：
這種情況描述起來(lái)比較麻煩，舉兩個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。
示例A：
假設(shè)有如下操作
public class DemoActivity extends Activity {
... ...
private Handler mHandler = ...
private Object obj;
public void operation() {
obj = initObj();
...
[Mark]
mHandler.post(new Runnable() {
public void run() {
useObj(obj);
}
});
}
}
我們有一個(gè)成員變量 obj，在operation()中我們希望能夠?qū)⑻幚韔bj實(shí)例的操作post到某個(gè)線程的MessageQueue中。在以上的代碼中，即便是 mHandler所在的線程使用完了obj所引用的對(duì)象，但這個(gè)對(duì)象仍然不會(huì)被垃圾回收掉，因?yàn)镈emoActivity.obj還保有這個(gè)對(duì)象的引用。所以如果在DemoActivity中不再使用這個(gè)對(duì)象了，可以在[Mark]的位置釋放對(duì)象的引用，而代碼可以修改為：
... ...
public void operation() {
obj = initObj();
...
final Object o = obj;
obj = null;
mHandler.post(new Runnable() {
public void run() {
useObj(o);
}
}
}
... ...
示例B:
假設(shè)我們希望在鎖屏界面(LockScreen)中，監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)中的電話服務(wù)以獲取一些信息(如信號(hào)強(qiáng)度等)，則可以在LockScreen中定義一個(gè) PhoneStateListener的對(duì)象，同時(shí)將它注冊(cè)到TelephonyManager服務(wù)中。對(duì)于LockScreen對(duì)象，當(dāng)需要顯示鎖屏界面的時(shí)候就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)LockScreen對(duì)象，而當(dāng)鎖屏界面消失的時(shí)候LockScreen對(duì)象就會(huì)被釋放掉。
但是如果在釋放LockScreen對(duì)象的時(shí)候忘記取消我們之前注冊(cè)的PhoneStateListener對(duì)象，則會(huì)導(dǎo)致LockScreen無(wú)法被垃圾回收。如果不斷的使鎖屏界面顯示和消失，則最終會(huì)由于大量的LockScreen對(duì)象沒(méi)有辦法被回收而引起OutOfMemory,使得 system_process進(jìn)程掛掉。
總之當(dāng)一個(gè)生命周期較短的對(duì)象A，被一個(gè)生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象B保有其引用的情況下，在A的生命周期結(jié)束時(shí)，要在B中清除掉對(duì)A的引用。
(五) 其他
Android應(yīng)用程序中最典型的需要注意釋放資源的情況是在Activity的生命周期中，在onPause()、onStop()、 onDestroy()方法中需要適當(dāng)?shù)尼尫刨Y源的情況。由于此情況很基礎(chǔ)，在此不詳細(xì)說(shuō)明，具體可以查看官方文檔對(duì)Activity生命周期的介紹，以明確何時(shí)應(yīng)該釋放哪些資源。
三、內(nèi)存監(jiān)測(cè)工具 DDMS --> Heap
無(wú)論怎么小心，想完全避免bad code是不可能的，此時(shí)就需要一些工具來(lái)幫助我們檢查代碼中是否存在會(huì)造成內(nèi)存泄漏的地方。Android tools中的DDMS就帶有一個(gè)很不錯(cuò)的內(nèi)存監(jiān)測(cè)工具Heap(這里我使用eclipse的ADT插件，并以真機(jī)為例，在模擬器中的情況類似)。用 Heap監(jiān)測(cè)應(yīng)用進(jìn)程使用內(nèi)存情況的步驟如下：
1. 啟動(dòng)eclipse后，切換到DDMS透視圖，并確認(rèn)Devices視圖、Heap視圖都是打開(kāi)的；
2. 將手機(jī)通過(guò)USB鏈接至電腦，鏈接時(shí)需要確認(rèn)手機(jī)是處于“USB調(diào)試”模式，而不是作為“Mass Storage”；
3. 鏈接成功后，在DDMS的Devices視圖中將會(huì)顯示手機(jī)設(shè)備的序列號(hào)，以及設(shè)備中正在運(yùn)行的部分進(jìn)程信息；
4. 點(diǎn)擊選中想要監(jiān)測(cè)的進(jìn)程，比如system_process進(jìn)程；
5. 點(diǎn)擊選中Devices視圖界面中最上方一排圖標(biāo)中的“Update Heap”圖標(biāo)；
6. 點(diǎn)擊Heap視圖中的“Cause GC”按鈕；
7. 此時(shí)在Heap視圖中就會(huì)看到當(dāng)前選中的進(jìn)程的內(nèi)存使用量的詳細(xì)情況。
說(shuō)明：
a) 點(diǎn)擊“Cause GC”按鈕相當(dāng)于向虛擬機(jī)請(qǐng)求了一次gc操作；
b) 當(dāng)內(nèi)存使用信息第一次顯示以后，無(wú)須再不斷的點(diǎn)擊“Cause GC”，Heap視圖界面會(huì)定時(shí)刷新，在對(duì)應(yīng)用的不斷的操作過(guò)程中就可以看到內(nèi)存使用的變化；
c) 內(nèi)存使用信息的各項(xiàng)參數(shù)根據(jù)名稱即可知道其意思，在此不再贅述。
如何才能知道我們的程序是否有內(nèi)存泄漏的可能性呢。這里需要注意一個(gè)值：Heap視圖中部有一個(gè)Type叫做data object，即數(shù)據(jù)對(duì)象，也就是我們的程序中大量存在的類類型的對(duì)象。在data object一行中有一列是“Total Size”，其值就是當(dāng)前進(jìn)程中所有Java數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)存總量，一般情況下，這個(gè)值的大小決定了是否會(huì)有內(nèi)存泄漏?？梢赃@樣判斷：
a) 不斷的操作當(dāng)前應(yīng)用，同時(shí)注意觀察data object的Total Size值；
b) 正常情況下Total Size值都會(huì)穩(wěn)定在一個(gè)有限的范圍內(nèi)，也就是說(shuō)由于程序中的的代碼良好，沒(méi)有造成對(duì)象不被垃圾回收的情況，所以說(shuō)雖然我們不斷的操作會(huì)不斷的生成很多對(duì)象，而在虛擬機(jī)不斷的進(jìn)行GC的過(guò)程中，這些對(duì)象都被回收了，內(nèi)存占用量會(huì)會(huì)落到一個(gè)穩(wěn)定的水平；
c) 反之如果代碼中存在沒(méi)有釋放對(duì)象引用的情況，則data object的Total Size值在每次GC后不會(huì)有明顯的回落，隨著操作次數(shù)的增多Total Size的值會(huì)越來(lái)越大，
直到到達(dá)一個(gè)上限后導(dǎo)致進(jìn)程被kill掉。
d) 此處已system_process進(jìn)程為例，在我的測(cè)試環(huán)境中system_process進(jìn)程所占用的內(nèi)存的data object的Total Size正常情況下會(huì)穩(wěn)定在2.2~2.8之間，而當(dāng)其值超過(guò)3.55后進(jìn)程就會(huì)被kill。
總之，使用DDMS的Heap視圖工具可以很方便的確認(rèn)我們的程序是否存在內(nèi)存泄漏的可能性。
四、內(nèi)存分析工具 MAT(Memory Analyzer Tool)
如果使用DDMS確實(shí)發(fā)現(xiàn)了我們的程序中存在內(nèi)存泄漏，那又如何定位到具體出現(xiàn)問(wèn)題的代碼片段，最終找到問(wèn)題所在呢？如果從頭到尾的分析代碼邏輯，那肯定會(huì)把人逼瘋，特別是在維護(hù)別人寫(xiě)的代碼的時(shí)候。這里介紹一個(gè)極好的內(nèi)存分析工具 -- Memory Analyzer Tool(MAT)。
MAT是一個(gè)Eclipse插件，同時(shí)也有單獨(dú)的RCP客戶端。官方下載地址、MAT介紹和詳細(xì)的使用教程請(qǐng)參見(jiàn)：www.eclipse.org/mat ，在此不進(jìn)行說(shuō)明了。另外在MAT安裝后的幫助文檔里也有完備的使用教程。在此僅舉例說(shuō)明其使用方法。我自己使用的是MAT的eclipse插件，使用插件要比RCP稍微方便一些。
使用MAT進(jìn)行內(nèi)存分析需要幾個(gè)步驟，包括：生成.hprof文件、打開(kāi)MAT并導(dǎo)入.hprof文件、使用MAT的視圖工具分析內(nèi)存。以下詳細(xì)介紹。
(一) 生成.hprof文件
生成.hprof文件的方法有很多，而且Android的不同版本中生成.hprof的方式也稍有差別，我使用的版本的是2.1，各個(gè)版本中生成.prof文件的方法請(qǐng)參考：
http://android.git.kernel.org/?p=platform/dalvik.git ;a=blob_plain;f=docs/heap-profiling.html;hb=HEAD。
1. 打開(kāi)eclipse并切換到DDMS透視圖，同時(shí)確認(rèn)Devices、Heap和logcat視圖已經(jīng)打開(kāi)了；
2. 將手機(jī)設(shè)備鏈接到電腦，并確保使用“USB 調(diào)試”模式鏈接，而不是“Mass Storage“模式；
3. 鏈接成功后在Devices視圖中就會(huì)看到設(shè)備的序列號(hào)，和設(shè)備中正在運(yùn)行的部分進(jìn)程；
4. 點(diǎn)擊選中想要分析的應(yīng)用的進(jìn)程，在Devices視圖上方的一行圖標(biāo)按鈕中，同時(shí)選中“Update Heap”和“Dump HPROF file”兩個(gè)按鈕；
5. 這是DDMS工具將會(huì)自動(dòng)生成當(dāng)前選中進(jìn)程的.hprof文件，并將其進(jìn)行轉(zhuǎn)換后存放在sdcard當(dāng)中，如果你已經(jīng)安裝了MAT插件，那么此時(shí)MAT將會(huì)自動(dòng)被啟用，并開(kāi)始對(duì).hprof文件進(jìn)行分析；
注意：第4步和第5步能夠正常使用前提是我們需要有sdcard，并且當(dāng)前進(jìn)程有向sdcard中寫(xiě)入的權(quán)限(WRITE_EXTERNAL_STORAGE)，否則.hprof文件不會(huì)被生成，在logcat中會(huì)顯示諸如
ERROR/dalvikvm(8574): hprof: can't open /sdcard/com.xxx.hprof-hptemp: Permission denied.
的信息。
如果我們沒(méi)有sdcard，或者當(dāng)前進(jìn)程沒(méi)有向sdcard寫(xiě)入的權(quán)限（如system_process），那我們可以這樣做：
6. 在當(dāng)前程序中，例如framework中某些代碼中，可以使用android.os.Debug中的：
public static void dumpHprofData(String fileName) throws IOException
方法，手動(dòng)的指定.hprof文件的生成位置。例如：
xxxButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
public void onClick(View view) {
android.os.Debug.dumpHprofData("/data/temp/myapp.hprof");
... ...
}
}
上述代碼意圖是希望在xxxButton被點(diǎn)擊的時(shí)候開(kāi)始抓取內(nèi)存使用信息，并保存在我們指定的位置：/data/temp /myapp.hprof，這樣就沒(méi)有權(quán)限的限制了，而且也無(wú)須用sdcard。但要保證/data/temp目錄是存在的。這個(gè)路徑可以自己定義，當(dāng)然也可以寫(xiě)成sdcard當(dāng)中的某個(gè)路徑。
(二) 使用MAT導(dǎo)入.hprof文件
1. 如果是eclipse自動(dòng)生成的.hprof文件，可以使用MAT插件直接打開(kāi)（可能是比較新的ADT才支持）；
2. 如果eclipse自動(dòng)生成的.hprof文件不能被MAT直接打開(kāi)，或者是使用android.os.Debug.dumpHprofData()方法手動(dòng)生成的.hprof文件，則需要將.hprof文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的方法：
例如我將.hprof文件拷貝到PC上的/ANDROID_SDK/tools目錄下，并輸入命令hprof-conv xxx.hprof yyy.hprof，其中xxx.hprof為原始文件，yyy.hprof為轉(zhuǎn)換過(guò)后的文件。轉(zhuǎn)換過(guò)后的文件自動(dòng)放在/ANDROID_SDK /tools目錄下。OK，到此為止，.hprof文件處理完畢，可以用來(lái)分析內(nèi)存泄露情況了。
3. 在Eclipse中點(diǎn)擊Windows->Open Perspective->Other->Memory Analyzer，或者打Memory Analyzer Tool的RCP。在MAT中點(diǎn)擊File->Open File，瀏覽并導(dǎo)入剛剛轉(zhuǎn)換而得到的.hprof文件。
(三) 使用MAT的視圖工具分析內(nèi)存
導(dǎo)入.hprof文件以后，MAT會(huì)自動(dòng)解析并生成報(bào)告，點(diǎn)擊Dominator Tree，并按Package分組，選擇自己所定義的Package類點(diǎn)右鍵，在彈出菜單中選擇List objects->With incoming references。這時(shí)會(huì)列出所有可疑類，右鍵點(diǎn)擊某一項(xiàng)，并選擇Path to GC Roots -> exclude weak/soft references，會(huì)進(jìn)一步篩選出跟程序相關(guān)的所有有內(nèi)存泄露的類。據(jù)此，可以追蹤到代碼中的某一個(gè)產(chǎn)生泄露的類。
MAT的界面如下圖所示。
具體的分析方法在此不做說(shuō)明了，因?yàn)樵贛AT的官方網(wǎng)站和客戶端的幫助文檔中有十分詳盡的介紹。
了解MAT中各個(gè)視圖的作用很重要，例如www.eclipse.org/mat/about/screenshots.php 中介紹的。
總之使用MAT分析內(nèi)存查找內(nèi)存泄漏的根本思路，就是找到哪個(gè)類的對(duì)象的引用沒(méi)有被釋放，找到?jīng)]有被釋放的原因，也就可以很容易定位代碼中的哪些片段的邏輯有問(wèn)題了。
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