【Android性能优化】内存泄露和内存溢出（OOM）的引发原因及优化方案

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我把Android重难点和读书笔记都整理在github上：https://github.com/miomin/AndroidDifficulty

如果你觉得对你有帮助的话，希望可以star/follow一下哟，我会持续保持更新。

一、内存泄露

垃圾回收器无法回收原本应该被回收的对象，这个对象就引发了内存泄露。
内存泄露的危害：
- （1）过多的内存泄露最终会导致内存溢出（OOM）
- （2）内存泄露导致可用内存不足，会触发频繁GC，不管是Android2.2以前的单线程GC还是现在的CMS和G1，都有一部分的操作会导致用户线程停止（就是所谓的Stop the world），从而导致UI卡顿。

二、内存溢出（OOM）

Android为每个进程设置Dalvik Heap Size阈值，这个阈值在不同的设备上会因为RAM大小不同而各有差异。如果APP想要分配的内存超过这个阈值，就会发生OOM。
ActivityManager.getMemoryClass()可以查询当前APP的Heap Size阈值，单位是MB。
在3.x以前，Bitmap分配在Native heap中，而在4.x之后，Bitmap分配在Dalvik或ART的Java heap中。
Android 2.x系统，当dalvik allocated + native allocated + 新分配的大小 >= dalvik heap 最大值时候就会发生OOM，也就是说在2.x系统中，考虑native heap对每个进程的内存限制。
Android 4.x系统，废除了native的计数器，类似bitmap的分配改到dalvik的java heap中申请，只要allocated + 新分配的内存 >= dalvik heap 最大值的时候就会发生OOM（art运行环境的统计规则还是和dalvik保持一致），也就是说在4.x系统中，不考虑native heap对每个进程的内存限制，native heap只会收到本机总内存（包括RAM以及SWAP区或分页文件）的限制。

三、如何避免内存泄漏

参考在MDCC 2015中国移动开发者大会上胡凯前辈的讲述，整理总结。

1、使用轻量的数据结构

使用ArrayMap/SparseArray来代替HashMap，ArrayMap/SparseArray是专门为移动设备设计的高效的数据结构。
HashMap实现原理
- HashMap内部使用一个默认容量为16的数组来存储数据，采用拉链法解决hash冲突（数组+链表），如下图：
- Entry存储的内容有key、value、hash值、next指针，通过计算hash(key)%len找到Entry在数组中的位置。
- 缺点：（1）就算没有数据，也需要分配默认16个元素的数组（2）一旦数据量达到Hashmap限定容量的75%，就将按两倍扩容
SparseArray
- 支持int类型，避免自动装箱，但是也只支持int类型的key
- 内部通过两个数组来进行数据存储的，一个存储key，另外一个存储value
- 因为key是int，在查找时，采用二分查找，效率高，SparseArray存储的元素都是按元素的key值从小到大排列好的。（Hashmap通过遍历Entry数组来获取对象）
- 默认初始size为0，每次增加元素，size++
- SparseArray中put方法的源码如下：
ArrayMap
- 跟SparseArray一样，内部两个数组，但是第一个存key的hash值，一个存value，对象按照key的hash值排序，二分查找也是按照hash
- 查找index时，传入key，计算出hash，通过二分查找hash数组，确定index

2、不要使用Enum

这点在Google的Android官方培训课程提到过，具体可以参考胡凯前辈的《 Android性能优化典范（三）》。

3、大胖子Bitmap的处理

Bitmap压缩
Lru机制处理Bitmap（下一节博客会详细讲解），也可以使用那些有名的图片缓存框架。

4、不要使用String进行字符串拼接

严格的讲，String拼接只能归结到内存抖动中，因为产生的String副本能够被GC，不会造成内存泄露。
频繁的字符串拼接，使用StringBuffer或者StringBuilder代替String，可以在一定程度上避免OOM和内存抖动。

5、非静态内部类内存泄露

在Activity中创建非静态内部类，非静态内部类会持有Activity的隐式引用，若内部类生命周期长于Activity，会导致Activity实例无法被回收。（屏幕旋转后会重新创建Activity实例，如果内部类持有引用，将会导致旋转前的实例无法被回收）。
解决方案：如果一定要使用内部类，就改用static内部类，在内部类中通过WeakReference的方式引用外界资源。
正确的代码示例：

static class ImageDownloadTask extends AsyncTask {        private String url;        private WeakReference photoAdapter;        public ImageDownloadTask(PhotoAdapter photoAdapter) {            this.photoAdapter = new WeakReference(photoAdapter);        }        @Override        protected Bitmap doInBackground(String... params) {            //在后台开始下载图片            url = params[0];            Bitmap bitmap = photoAdapter.get().loadBitmap(url);            if (bitmap != null) {                //把下载好的图片放入LruCache中                String key = MD5Tools.decodeString(url);                photoAdapter.get().put(key, bitmap);            }            return bitmap;        }        @Override        protected void onPostExecute(Bitmap bitmap) {            super.onPostExecute(bitmap);            //把下载好的图片显示出来            ImageView mImageView = (ImageView) photoAdapter.get().mGridView.get().findViewWithTag(MD5Tools.decodeString(url));            if (mImageView != null && bitmap != null) {                mImageView.setImageBitmap(bitmap);                photoAdapter.get().mDownloadTaskList.remove(this);//把下载好的任务移除            }        }    }

6、匿名内部类内存泄漏

跟非静态内部类一样，匿名内部类也会持有外部类的隐式引用，比较常见的情况有，耗时Handler，耗时Thread，都会造成内存泄漏，解决方式也是static+WeakReference，下面给出正确写法。
Handler的正确写法：

private static class MyHandler extends Handler {    private final WeakReference context;    private MyHandler(Context context) {        this.context = new WeakReference(context);    }    @Override    public void handleMessage(Message msg) {        switch (msg.what) {        }    }}private final MyHandler mHandler = new MyHandler(this);private static final Runnable sRunnable = new Runnable() {    @Override    public void run() {    }};@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {    super.onCreate(savedInstanceState);    setContentView(R.layout.activity_home);    //  发送一个10分钟后执行的一个消息    mHandler.postDelayed(sRunnable, 600000);}

Thread的正确写法：

private static class MyThread extends Thread {    @Override    public void run() {        while (true) {            // TODO 耗时任务        }    }}new MyThread().start();

7、Context持有导致内存泄漏

Activity Context被传递到其他实例中，这可能导致自身被引用而发生泄漏。
解决：对于大部分非必须使用Activity Context的情况（创建Dialog的Context必须是Activity Context），应该使用Application Context。

8、记得注销监听器

注册监听器的时候会add Listener，不要忘记在不需要的时候remove掉Listener。

9、资源文件需要选择合适的文件夹进行存放

hdpi/xhdpi/xxhdpi等等不同dpi的文件夹下的图片在不同的设备上会经过scale的处理。例如我们只在hdpi的目录下放置了一张100100的图片，那么根据换算关系，xxhdpi的手机去引用那张图片就会被拉伸到200200。需要注意到在这种情况下，内存占用是会显著提高的。对于不希望被拉伸的图片，需要放到assets或者nodpi的目录下。

10、谨慎使用static对象

static对象的生命周期过长，应该谨慎使用

11、谨慎使用单例中不合理的持有

单例中的对象生命周期与应用一致，注意不要在单例中进行不必要的外界引用持有。如果一定要引用外部变量，需要在外部变量生命周期结束的时候接触引用（赋为null）。

12、一定要记得关闭无用连接

在onDestory中关闭Cursor，I/O，数据库，网络的连接用完记得关闭。

注意：谨慎使用lager heap

不同的设备有不容的RAM，他们为应用程序设置了不同大小的Heap的阈值。虽然可以通过largeHeap=true的属性来为应用获得一个更大的heap空间，然后通过getLargeMemoryClass()来获取到这个更大的heap阈值。但是你要注意，largeHeap只是为了一些本来就需要大量内存的APP存在，比如图墙和图片编辑软件。所以，不要随意的使用large heap，否则会影响系统整体的用户体验，会使每次gc时间更长。

四、内存泄露检测

这里介绍LeakCanary，一款非常好用的内存泄露检测工具，安装在手机上，能够通过Log的方式告诉你是哪块代码发生了内存泄露。
使用方法，在Application中install LeakCanary（默认只能检测Activity内容的内存泄露）：

public class MyApplication extends Application {  @Override public void onCreate() {    super.onCreate();    LeakCanary.install(this);  }}

想要检测更多，首先注册一个RefWatcher：

public class MyApplication extends Application {    private static RefWatcher sRefWatcher;    @Override    public void onCreate() {        super.onCreate();        sRefWatcher = LeakCanary.install(this);    }    public static RefWatcher getRefWatcher() {        return sRefWatcher;    }}

然后对某个可能发生泄露的占用大内存的对象进行监测：

MyApplication.getRefWatcher().watch(sLeaky);

对Fragment、BroadcastReceiver、Service进行监测：

public class MyFragment extends Fragment {    @Override    public void onDestroy() {        super.onDestroy();        MyApplication.getRefWatcher().watch(this);    }}

具体就不多说，大家去LeakCanary的Github上看就行了，地址是：https://github.com/square/leakcanary

参考文献

Andorid内存优化之OOM
Android性能优化典范（一）
Android性能优化典范（二）
Android性能优化典范（三）
Android性能优化之内存篇
Android官方学习教程

一、内存泄露

二、内存溢出（OOM）

三、如何避免内存泄漏

四、内存泄露检测

参考文献

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