Android性能优化:内存泄露&解决方案

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目录

一、简介

即ML(Memory Leak)
指程序在申请内存后,当内存不需要使用但却无法被释放&归还给程序的现象。

二、对应用程序的影响

容易使得应用程序发生内存溢出,即OOM

内存溢出简介:
三、发生内存泄露的本质原因

具体描述

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认为原因=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从而当后者需要结束生命周期被销毁时,无法正确回收。

四、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
Android将进程分为5个优先等级,具体如下:

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

4.2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
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
    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,从而导致内存泄露
  • 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),若需引用 Context,则尽量使用Applicaiton的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。即 外部类中 持有 非静态内部类的静态对象。
  • 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

若需使用Context,建议使用 Application 的 Context
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。
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