Android开发高手课之内存优化

内存问题

1. 异常
2. 卡顿 ：Java内存不足会导致频繁GC

//通过发送SIGQUIT信号获得ANR日志
adb shell ps -l //查看进程pid
adb shell kill -S QUIT PID
adb pull /data/anr/traces.txt

Android Bitmap内存分配的变化

1. Android 3.0之前，Bitmap放在Java堆，而像素数据放在Native内存中，如果不手动调用recycle，Bitmap Native内存的回收完全依赖finalize函数回调。
2. Android 3.0 ~ Android 7.0将Bitmap对象和像素数据统一放到Java堆中，这样即使不调用recycle，Bitmap内存也会随着对象一起被回收。造成的问题是，第一Bitmap内存消耗太大，第二会引起大量的GC。
3. Android 8.0将Bitmap内存放到Native中，使用NativeAllocationRegistry来辅助回收Native内存，可以做到和对象一起释放，8.0还增加了硬件位图Hardware Bitmap，可以减少图片内存并提升绘制效率。

误区：Native内存不用管

将Bitmap放到native内存中的黑科技

//申请一张空的Native Bitmap
//通过调用libandroid_runtime.so中的Bitmap构造函数，可以得到一张空的Bitmap对象，而它的内存是放到Native堆中。不同版本有差异，需要适配
Bitmap nativeBitmap = nativeCreateBitmap(dstWidth, dstHeight， nativeConfig, 22)

//申请一张普通的Java Bitmap
Bitmap srcBitmap = BitmapFactory.decode(res, id)

//使用java Bitmap将内容绘制到Native Bitmap中
mNativeCanvas.setBitmap(nativeBitmap)
mNativeCanvas.drawBitmap(srcBitmap, mSrcRect, mDstRect, mPaint)

//释放Java Bitmap内存
srcBitmap.recycle()
srcBitmap = null;

以上方法存在的问题：

1. 兼容性问题，需要适配
2. 频繁申请释放Java Bitmap容易导致内存抖动

内存测量方法

adb shell dumpsys meminfo  [-d]

Java内存分配

工具：

1. Allocation Tracker
   1. 获取的信息过于分散，中间夹杂着其他的信息
   2. 无法做到自动化分析，每次都需要开发者手动开始 / 结束
   3. 在停止时，直接把数据dump出来之前，会造成手机卡死
2. MAT

Native内存分配

Native内存调试的两种方法

1. Malloc调试：可以调试Native内存的一些使用问题

adb shell setprop wrap. ' "LIBC_DEBUG_MALLOC_OPTIONS=backtrace logwrapper" '

2. Malloc 钩子：Android P之后，Android的libc支持拦截在程序运行期间发生的所有分配 / 释放调用。

adb shell setprop wrap. ' "LIBC_HOOKS_ENABLE=1" '

设备分级

1. 使用device-year-class的策略对设备分级，对于低端机用户可以关闭复杂动画或者某些功能，使用565格式的图片，使用更小的缓存内存等。
2. 缓存管理，使用onTrimMemory回调，根据不同的状态决定释放多少内存，统一缓存管理可以更好的监控每个模块的缓存大小。
3. 进程模型，减少应用启动的进程数，减少常驻进程
4. 安装包大小，安装包中的代码、资源、图片以及so库的体积，跟他们占用的内存有很大的关系。

Bitmap优化

1. 统一图片库
2. 统一监控
   1. 大图片监控：需要注意某张图片内存占用是否过大
   2. 重复监控：Bitmap像素数据完全一致的图片
   3. 图片总内存：统计应用所有图片占用的内存

内存泄漏

1. Java内存泄漏
2. OOM监控
3. Native内存泄漏监控
4. 针对无法重编so的情况
5. 针对可重编的so情况

内存监控

1. 采集方式

可以每5分钟采集一次PSS、Java堆、图片总内存，采样部分用户

2. 计算指标

内存异常率：可以反映内存占用的异常情况，PSS值可以通过Debug.MemoryInfo拿到

内存UV异常率 = PSS超过400MB的UV / 采集UV

触顶率：可以反映java内存的使用情况

内存UV触顶率 = Java堆占用超过最大堆限制的85%的UV / 采集UV

计算是否触顶的方法

long javaMax = runtime.maxMemory()
long javaTotal = runtime.totalMemory()
long javaUsed = javaTotal - runtime.freeMemory()
float proportion = (float)javaUsed / javaMax

内存分配次数和大小

Debug.getRuntimeStat("art.gc.gc-count")
Debug.getRuntimeStat("art.gc.gc-time")
Debug.getRuntimeStat("art.gc.blocking-gc-count")
Debug.getRuntimeStat("art.gc.blocking-gc-time")

Dalvik日志消息

D/dalvikvm: , , ,

D/dalvikvm( 9050): GC_CONCURRENT freed 2049K, 65% free 3571K/9991K, external 4703K/5261K, paused 2ms+2ms

垃圾回收原因

1. GC_CONCURRENT：在堆开始占用内存时可以释放的内存的并发垃圾回收
2. GC_FOR_MALLOC：堆已满而系统不得不停止您的应用程序并回收内存，您的应用尝试分配内存而引起的垃圾回收
3. GC_HPROF_DUMP_HEAP：当请求创建HPROF文件来分析堆时出现的垃圾回收
4. GC_EXPLICIT：显示垃圾回收，调用gc()时
5. GC_EXTERNAL_ALLOC：仅适用于API级别10以及以下，外部分配内存的垃圾回收。

释放量

从此次垃圾回收中回收的内存量

堆统计数据

堆的可用空间百分比与(活动对象数量) / (堆总大小)

外部内存统计数据

API级别10及更低级别的外部分配内存 (已分配内存量) / (发生回收的限制)

暂停时间

堆越大，暂停时间越长，并发暂停时间显示了两个暂停，一个出现在回收开始时，一个出现在回收快要完成时。

ART日志消息

I/art: ( 释放大小) AllocSpace Objects, ( 释放的大型对象大小) LOS objects,

I/art : Explicit concurrent mark sweep GC freed 104710(7MB) AllocSpace objects, 21(416KB) LOS objects, 33% free, 25MB/38MB, paused 1.230ms total 67.216ms

原因

1. Concurrent：不会暂停应用线程的并发垃圾回收
2. Alloc：在堆已满时尝试分配内存引起的垃圾回收
3. Explicit：调用gc()产生的垃圾回收。
4. NativeAlloc：Native层出现的内存回收，如位图或RenderScript分配对象
5. CollectorTransition：堆转换引起的回收
6. HomogeneousSpaceCompact：空间压缩，减少RAM使用量并对堆进行碎片整理。
7. DisableMovingGc
8. HeapTrim

名称

1. Concurrent mark sweep (CMS)：会释放和回收映像空间以外的所有其他空间
2. Concurrent partial mark sweep：会回收除了映像空间和 zygote 空间以外的所有其他空间。
3. Concurrent sticky mark sweep：只释放上次垃圾回收之后分配的对象，次垃圾回收比完整或部分垃圾清除运行的更频繁，因为更快速且暂停时间更短。
4. Marksweep + semispace：对堆进行碎片整理

释放的对象

此次垃圾回收从非大型对象空间回收的对象数量

释放的大小

此次垃圾回收从非大型空间回收的字节数量

释放的大型对象

此次垃圾回收从大型对象空间回收的对象数量

释放的大型对象大小

此次垃圾回收从大型对象空间回收的字节数量

堆统计数据

空闲百分比 （活动对象数量）/ (堆总大小)

暂停时间

通常情况下，暂停时间与垃圾回收运行时修改的对象引用数量成正比。

扩展阅读

https://developer.android.com/studio/profile/investigate-ram?hl=zh-cn

https://source.android.com/devices/tech/debug/native-memory

https://mp.weixin.qq.com/s/b_lFfL1mDrNVKj_VAcA2ZA?