Android中使用Handler造成内存泄露的分析和解决

摘要  内存泄露，听起来很屌的样子？看了这篇文章，你会发现其实这个概念很简单。Android程序经常出现的一个现象是：内存占用越来越大，到最后用户不得不强行关闭程序来释放内存。导致内存越来越大的原因很多，其中最主要的原因之一，就是Handler使用不当导致的内存泄露。

Android Handler 内存泄露 Memory Leak

什么是内存泄露？
Java使用有向图机制，通过GC自动检查内存中的对象（什么时候检查由虚拟机决定），如果GC发现一个或一组对象为不可到达状态，则将该对象从内存中回收。也就是说，一个对象不被任何引用所指向，则该对象会在被GC发现的时候被回收；另外，如果一组对象中只包含互相的引用，而没有来自它们外部的引用（例如有两个对象A和B互相持有引用，但没有任何外部对象持有指向A或B的引用），这仍然属于不可到达，同样会被GC回收。

Android中使用Handler造成内存泄露的原因

1 Handler mHandler = new Handler() {
2     @Override
3     public void handleMessage(Message msg) {
4         mImageView.setImageBitmap(mBitmap);
5     }
6 }

上面是一段简单的Handler的使用。当使用内部类（包括匿名类）来创建Handler的时候，Handler对象会隐式地持有一个外部类对象（通常是一个Activity）的引用（不然你怎么可能通过Handler来操作Activity中的View？）。而Handler通常会伴随着一个耗时的后台线程（例如从网络拉取图片）一起出现，这个后台线程在任务执行完毕（例如图片下载完毕）之后，通过消息机制通知Handler，然后Handler把图片更新到界面。然而，如果用户在网络请求过程中关闭了Activity，正常情况下，Activity不再被使用，它就有可能在GC检查时被回收掉，但由于这时线程尚未执行完，而该线程持有Handler的引用（不然它怎么发消息给Handler？），这个Handler又持有Activity的引用，就导致该Activity无法被回收（即内存泄露），直到网络请求结束（例如图片下载完毕）。另外，如果你执行了Handler的postDelayed()方法，该方法会将你的Handler装入一个Message，并把这条Message推到MessageQueue中，那么在你设定的delay到达之前，会有一条MessageQueue -> Message -> Handler -> Activity的链，导致你的Activity被持有引用而无法被回收。

内存泄露的危害
只有一个，那就是虚拟机占用内存过高，导致OOM（内存溢出），程序出错。对于Android应用来说，就是你的用户打开一个Activity，使用完之后关闭它，内存泄露；又打开，又关闭，又泄露；几次之后，程序占用内存超过系统限制，FC。

使用Handler导致内存泄露的解决方法
方法一：通过程序逻辑来进行保护。
1.在关闭Activity的时候停掉你的后台线程。线程停掉了，就相当于切断了Handler和外部连接的线，Activity自然会在合适的时候被回收。 
2.如果你的Handler是被delay的Message持有了引用，那么使用相应的Handler的removeCallbacks()方法，把消息对象从消息队列移除就行了。 
方法二：将Handler声明为静态类。
静态类不持有外部类的对象，所以你的Activity可以随意被回收。代码如下：

1 static class MyHandler extends Handler {
2     @Override
3     public void handleMessage(Message msg) {
4         mImageView.setImageBitmap(mBitmap);
5     }
6 }

但其实没这么简单。使用了以上代码之后，你会发现，由于Handler不再持有外部类对象的引用，导致程序不允许你在Handler中操作Activity中的对象了。所以你需要在Handler中增加一个对Activity的弱引用（WeakReference）：

01 static class MyHandler extends Handler {
02     WeakReference mActivityReference;
03
04     MyHandler(Activity activity) {
05         mActivityReference= new WeakReference(activity);
06     }
07
08     @Override
09     public void handleMessage(Message msg) {
10         final Activity activity = mActivityReference.get();
11         if (activity != null) {
12             mImageView.setImageBitmap(mBitmap);
13         }
14     }
15 }

将代码改为以上形式之后，就算完成了。

延伸：什么是WeakReference？
WeakReference弱引用，与强引用（即我们常说的引用）相对，它的特点是，GC在回收时会忽略掉弱引用，即就算有弱引用指向某对象，但只要该对象没有被强引用指向（实际上多数时候还要求没有软引用，但此处软引用的概念可以忽略），该对象就会在被GC检查到时回收掉。对于上面的代码，用户在关闭Activity之后，就算后台线程还没结束，但由于仅有一条来自Handler的弱引用指向Activity，所以GC仍然会在检查的时候把Activity回收掉。这样，内存泄露的问题就不会出现了。

来源：泡在网上的日子

http://www.jcodecraeer.com/a/anzhuokaifa/androidkaifa/2014/1106/1922.html

在使用Handler更新UI的时候，我是这样写的：

public class SampleActivity extends Activity {

  private final Handler mLeakyHandler = new Handler() {
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
      // TODO
    }
  }
}

看起来很正常的，但是 Android Lint 却给出了警告：

This Handler class should be static or leaks might occur

意思是说：这个Handler 必须是static的，否则就会引发内存泄露。

其实，对于这个问题，Android Framework 的工程师 Romain Guy 早已经在Google论坛上做出过解释，并且给出了他的建议写法：

I wrote that debugging code because of a couple of memory leaks I 
found in the Android codebase. Like you said, a Message has a 
reference to the Handler which, when it's inner and non-static, has a 
reference to the outer this (an Activity for instance.) If the Message 
lives in the queue for a long time, which happens fairly easily when 
posting a delayed message for instance, you keep a reference to the 
Activity and "leak" all the views and resources. It gets even worse 
when you obtain a Message and don't post it right away but keep it 
somewhere (for instance in a static structure) for later use. 

他的建议写法是：

class OuterClass {

  class InnerClass {
    private final WeakReference mTarget;

    InnerClass(OuterClass target) {
           mTarget = new WeakReference(target);
    }

    void doSomething() {
           OuterClass target = mTarget.get();
           if (target != null ) {
                target. do ();
           }
     }
}

下面，我们进一步解释一下：

1.Android App启动的时候，Android Framework 为主线程创建一个Looper对象，这个Looper对象将贯穿这个App的整个生命周期，它实现了一个消息队列（Message  Queue），并且开启一个循环来处理Message对象。而Framework的主要事件都包含着内部Message对象，当这些事件被触发的时候，Message对象会被加到消息队列中执行。
2.当一个Handler被实例化时（如上面那样），它将和主线程Looper对象的消息队列相关联，被推到消息队列中的Message对象将持有一个Handler的引用以便于当Looper处理到这个Message的时候，Framework执行Handler的handleMessage(Message)方法。
3.在 Java 语言中，非静态匿名内部类将持有一个对外部类的隐式引用，而静态内部类则不会。

到底内存泄露是在哪里发生的呢？以下面代码为例：

public class SampleActivity extends Activity {

  private final Handler mLeakyHandler = new Handler() {
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
      // ...
    }
  }

  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super .onCreate(savedInstanceState);

    // Post a message and delay its execution for 10 minutes.
    mLeakyHandler.postDelayed( new Runnable() {
      @Override
      public void run() { }
    }, 60 * 10 * 1000);

    // Go back to the previous Activity.
    finish();
  }
}

当Activity被finish()掉，Message 将存在于消息队列中长达10分钟的时间才会被执行到。这个Message持有一个对Handler的引用，Handler也会持有一个对于外部类（SampleActivity）的隐式引用，这些引用在Message被执行前将一直保持，这样会保证Activity的上下文不被垃圾回收机制回收，同时也会泄露应用程序的资源（views and resources）。

为解决这个问题，下面这段代码中的Handler则是一个静态匿名内部类。静态匿名内部类不会持有一个对外部类的隐式引用，因此Activity将不会被泄露。如果你需要在Handler中调用外部Activity的方法，就让Handler持有一个对Activity的WeakReference，这样就不会泄露Activity的上下文了，如下所示：

public class SampleActivity extends Activity {

  /**
   * Instances of static inner classes do not hold an implicit
   * reference to their outer class.
   */
  private static class MyHandler extends Handler {
    private final WeakReference mActivity;

    public MyHandler(SampleActivity activity) {
      mActivity = new WeakReference(activity);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
      SampleActivity activity = mActivity.get();
      if (activity != null ) {
        // ...
      }
    }
  }

  private final MyHandler mHandler = new MyHandler( this );

  /**
   * Instances of anonymous classes do not hold an implicit
   * reference to their outer class when they are "static".
   */
  private static final Runnable sRunnable = new Runnable() {
      @Override
      public void run() { }
  };

  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super .onCreate(savedInstanceState);

    // Post a message and delay its execution for 10 minutes.
    mHandler.postDelayed(sRunnable, 60 * 10 * 1000);

    // Go back to the previous Activity.
    finish();
  }
}

总结：
在实际开发中，如果内部类的生命周期和Activity的生命周期不一致（比如上面那种，Activity finish()之后要等10分钟，内部类的实例才会执行），则在Activity中要避免使用非静态的内部类，这种情况，就使用一个静态内部类，同时持有一个对Activity的WeakReference。