Android内存优化（三）避免可控的内存泄漏

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前言

内存泄漏向来都是内存优化的重点，它如同幽灵一般存于我们的应用当中，有时它不会现身，但一旦现身就会让你头疼不已。因此，如何避免、发现和解决内存泄漏就变得尤为重要。这一篇我们先来学习如何避免内存泄漏。

1.什么是内存泄漏

我们知道，每个应用程序都需要内存来完成工作，为了确保Android系统的每个应用都有足够的内存，Android系统需要有效地管理内存分配。当内存不足时，Android运行时就会触发GC，GC采用的垃圾标记算法为根搜索算法，
在Java虚拟机（三）垃圾标记算法与Java对象的生命周期这篇文章中讲到了根搜索算法，如下图所示。

从上图看以看出，Obj4是可达的对象，表示它正被引用，因此不会标记为可回收的对象。Obj5、Obj6和Obj7都是不可达的对象，其中Obj5和Obj6虽然互相引用，但是因为他们到GC Roots是不可达的所以它们仍旧会标记为可回收的对象。

内存泄漏就是指没有用的对象到GC Roots是可达的（对象被引用），导致GC无法回收该对象。此时，如果Obj4是一个没有用的对象，但它仍与GC Roots是可达的，那么Obj4就会内存泄漏。
内存泄漏产生的原因，主要分为三大类：
1.由开发人员自己编码造成的泄漏。
2.第三方框架造成的泄漏。
3.由Android 系统或者第三方ROM造成的泄漏。
其中第二种和第三种有时是不可控的，但是第一种是可控的，既然是可控的，我们就要尽量在编码时避免造成内存泄漏，下面就来列举出常见的内存泄漏的场景。

2.内存泄漏的场景

2.1 非静态内部类的静态实例

非静态内部类会持有外部类实例的引用，如果非静态内部类的实例是静态的，就会间接的长期维持着外部类的引用，阻止被系统回收。

public class SecondActivity extends AppCompatActivity {
    private static Object inner;
    private Button button;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        button = (Button) findViewById(R.id.bt_next);
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                createInnerClass();
                finish();
            }
        });
    }

    void createInnerClass() {
        class InnerClass {
        }
        inner = new InnerClass();//1
    }
}

当点击Button时，会在注释1处创建了非静态内部类InnerClass的静态实例inner，该实例的生命周期会和应用程序一样长，并且会一直持有SecondActivity 的引用，导致SecondActivity无法被回收。

2.2 匿名内部类的静态实例

和前面的非静态内部类一样，匿名内部类也会持有外部类实例的引用。

public class AsyncTaskActivity extends AppCompatActivity {
    private Button button;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_async_task);
        button = (Button) findViewById(R.id.bt_next);
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                startAsyncTask();
                finish();
            }
        });
    }
    void startAsyncTask() {
        new AsyncTask() {//1
            @Override
            protected Void doInBackground(Void... params) {
                while (true) ;
            }
        }.execute();
    }
}

在注释1处实例化了一个AsyncTask，当AsyncTask的异步任务在后台执行耗时任务期间，AsyncTaskActivity 被销毁了，被AsyncTask持有的AsyncTaskActivity实例不会被垃圾收集器回收，直到异步任务结束。
解决办法就是自定义一个静态的AsyncTask，如下所示。

public class AsyncTaskActivity extends AppCompatActivity {
    private Button button;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_async_task);
        button = (Button) findViewById(R.id.bt_next);
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                startAsyncTask();
                finish();
            }
        });
    }
    void startAsyncTask() {
        new MyAsyncTask().execute();
    }
    private static class MyAsyncTask extends AsyncTask {
        @Override
        protected Void doInBackground(Void... params) {
            while (true) ;
        }
    }
}

与AsyncTask类似的还有TimerTask，这里就不再举例。

2.3 Handler内存泄漏

Handler的Message被存储在MessageQueue中，有些Message并不能马上被处理，它们在MessageQueue中存在的时间会很长，这就会导致Handler无法被回收。如果Handler 是非静态的，则Handler也会导致引用它的Activity或者Service不能被回收。

public class HandlerActivity extends AppCompatActivity {
    private Button button;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_handler);
        button = (Button) findViewById(R.id.bt_next);
        final Handler mHandler = new Handler() {
            @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
                super.handleMessage(msg);
            }
        };
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                mHandler.sendMessageDelayed(Message.obtain(), 60000);
                finish();
            }
        });
    }
}

Handler 是非静态的匿名内部类的实例，它会隐性引用外部类HandlerActivity 。上面的例子就是当我们点击Button时，HandlerActivity 会finish，但是Handler中的消息还没有被处理，因此HandlerActivity 无法被回收。
解决方法就是要使用一个静态的Handler内部类，Handler持有的对象要使用弱引用，并且在Activity的Destroy方法中移除MessageQueue中的消息，如下所示。

public class HandlerActivity extends AppCompatActivity {
    private Button button;
    private MyHandler myHandler = new MyHandler(this);
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_handler);
        button = (Button) findViewById(R.id.bt_next);
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                myHandler.sendMessageDelayed(Message.obtain(), 60000);
                finish();
            }
        });
    }
    public void show() {
    
    }
    private static class MyHandler extends Handler {
        private final WeakReference mActivity;

        public MyHandler(HandlerActivity activity) {
            mActivity = new WeakReference(activity);
        }
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            if (mActivity != null && mActivity.get() == null) {
                mActivity.get().show();
            }
        }
    }
    @Override
    public void onDestroy() {
        if (myHandler != null) {
            myHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
        }
        super.onDestroy();
    }
}

MyHandler是一个静态的内部类，它持有的 HandlerActivity对象使用了弱引用，并且在onDestroy方法中将Callbacks和Messages全部清除掉。
如果觉得麻烦，也可以使用避免内存泄漏的Handler开源库WeakHandler。

2.4 未正确使用Context

对于不是必须使用Activity Context的情况（Dialog的Context就必须是Activity Context），我们可以考虑使用Application Context来代替Activity的Context，这样可以避免Activity泄露，比如如下的单例模式：

public class AppSettings { 
 private Context mAppContext;
 private static AppSettings mAppSettings = new AppSettings();
 public static AppSettings getInstance() {
  return mAppSettings;
 }
  
 public final void setup(Context context) {
  mAppContext = context;
 }
}

mAppSettings作为静态对象，其生命周期会长于Activity。当进行屏幕旋转时，默认情况下，系统会销毁当前Activity，因为当前Activity调用了setup方法，并传入了Activity Context，使得Activity被一个单例持有，导致垃圾收集器无法回收，进而产生了内存泄露。
解决方法就是使用Application的Context：

public final void setup(Context context) {
 mAppContext = context.getApplicationContext(); 
}

2.5 静态View

使用静态View可以避免每次启动Activity都去读取并渲染View，但是静态View会持有Activity的引用，导致Activity无法被回收，解决的办法就是在onDestory方法中将静态View置为null。

public class SecondActivity extends AppCompatActivity {
    private static Button button;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        button = (Button) findViewById(R.id.bt_next);
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                finish();
            }
        });
    }
 }   

2.6 WebView

不同的Android版本的WebView会有差异，加上不同厂商的定制ROM的WebView的差异，这就导致WebView存在着很大的兼容性问题。WebView都会存在内存泄漏的问题，在应用中只要使用一次WebView，内存就不会被释放掉。通常的解决办法就是为WebView单开一个进程，使用AIDL与应用的主进程进行通信。WebView进程可以根据业务需求，在合适的时机进行销毁。

2.7 资源对象未关闭

资源对象比如Cursor、File等，往往都用了缓冲，不使用的时候应该关闭它们。把他们的引用置为null，而不关闭它们，往往会造成内存泄漏。因此，在资源对象不使用时，一定要确保它已经关闭，通常在finally语句中关闭，防止出现异常时，资源未被释放的问题。

2.8 集合中对象没清理

通常把一些对象的引用加入到了集合中，当不需要该对象时，如果没有把它的引用从集合中清理掉，这样这个集合就会越来越大。如果这个集合是static的话，那情况就会更加严重。

2.9 Bitmap对象

临时创建的某个相对比较大的bitmap对象，在经过变换得到新的bitmap对象之后，应该尽快回收原始的bitmap，这样能够更快释放原始bitmap所占用的空间。
避免静态变量持有比较大的bitmap对象或者其他大的数据对象，如果已经持有，要尽快置空该静态变量。

2.10 监听器未关闭

很多系统服务（比如TelephonyMannager、SensorManager）需要register和unregister监听器，我们需要确保在合适的时候及时unregister那些监听器。自己手动add的Listener，要记得在合适的时候及时remove这个Listener。

参考资料
Eight Ways Your Android App Can Leak Memory
Memory Leak Patterns in Android
Handler导致内存泄露分析
Android App 内存泄露之Handler
[译]Android内存泄漏的八种可能（上）
[译]Android防止内存泄漏的八种方法（下）
Android 应用内存泄漏的定位、分析与解决策略
《Android应用性能优化最佳实践》

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