【Android性能优化】内存优化前置知识剖析
文章目录
- 前言
- 内存核心指标
-
- VSS（Virtual Set Size）
- RSS（Resident Set Size ）
- PSS（Proportional Set Size）
-
- VSS和RSS的区别
- USS （Unique Set Size）
- adb shell
-
- adb shell getprop ro.product.model
- adb shell dumpsys battery
- adb shell wm size
- adb shell wm density
- adb shell dumpsys window displays
- adb shell cat /proc/cpuinfo
- 内存分析命令
-
- cat /system/build.prop
- dumpsys meminfo：
- vmstat：
-
- vmstat相关简写解析
-
- procs(进程)
- memory(内存)
- system(系统)
- cpu(处理器)
- 本地检测
-
- top命令
- 把top日志输出到文件
- Java内存分配和垃圾回收算法
- Android kill机制
前言
内存优化作为Android性能优化中非常重要的一环，这篇blog主要记录了跟内存优化相关的重要命令、核心指标、相关原理的解析。作为前置知识，起到奠基的作用。阅读完本篇内容，你将对于Android的内存优化有个大致的知识框架。更加详细的解析，会在后续blog中更新。
内存核心指标
Android有一个名为procrank（/system/xbin/procrank）的工具，它按照从最高到最低的顺序列出Linux进程的内存使用情况。报告的大小包括VSS、RSS、PSS和USS等。
为了简化描述，内存将以页面而不是字节的形式表示。我们的Linux系统在最低级别以4096字节的页面管理内存。
VSS（Virtual Set Size）
虚拟耗用的内存(包含与其他进程共享占用的虚拟内存)。
VSS是进程的总可访问地址空间。该大小还包括可能尚未写入的内存，例如已分配但尚未写入的malloc。VSS对于确定进程的真实内存使用几乎没有用处。
RSS（Resident Set Size ）
实际使用的物理内存(包含与其他进程共享占用的内存)
RSS表示一个进程在RAM中实际拥有的总内存。RSS可能具有误导性，因为它包括了该进程与其他进程共享的实际物理内存使用量，例如，对于共享库，其往往只加载到内存中一次，而不管有多少进程使用它。RSS不能准确地表示单个进程的内存使用情况。
PSS（Proportional Set Size）
实际使用的物理内存(按比例包含与其他进程共享占用的内存)
PSS与RSS不同之处是，对于进程间共享的内存，其按比例报告其所使用的共享物理内存大小。
比如有n进程同时在使用一个共享，那对于单个进程其占用的该共享库的内存为1/n。如果三个进程都使用一个有30页的享库，那么这个库将只向每个进程报告的PSS贡献10页。
PSS是一个非常有用的数字，因为当系统中所有进程的PSS加在一起时，就可以很好地表示系统中总的内存使用量。当一个进程被终止时，贡献给它的PSS的共享库将按比例分配给仍然使用该库的其他进程的PSS总数。这样，PSS可能有点误导人，因为当进程被终止时，PSS不能准确地表示返回到整个系统的内存。
VSS和RSS的区别
PSS与RSS不同之处在于，它报告了其共享库的比例大小。例如，如果三个进程都使用一个有30页的共享库，那么该库将只为每个进程报告的PSS贡献10页。
USS （Unique Set Size）
进程独自占用的物理内存(不包含与其他进程共享占用的内存）
USS表示进程占用的总的物理的存大小，也就是说这部分内存是该进程完全独占的。USS是一个非常有用的数字，因为它表示运行特定进程的实际增量成本。当进程被终止时，USS是实际返回给条统的总内存。
当最初怀疑某个进程存在内存泄漏时，USS是最好的监视数字。
Python有个很好的工具叫做smem，它可以输出包括所有这些类别的内存统计信息。
对于单个进程，一般来说内存占用大小排序如下:VSS>=RSS>=PSS >= USS
adb shell
adb shell getprop ro.product.model
获取设备型号
adb shell dumpsys battery
获取设备电池信息
Current Battery Service state:
AC powered: false
USB powered: true
Wireless powered: false
Max charging current: 0
Max charging voltage: 0
Charge counter: 4120000
status: 4
health: 2
present: true
level: 80
scale: 100
voltage: 3978
temperature: 380
technology: Li-ion
adb shell wm size
物理屏幕分辨率
Physical size: 600x1024
adb shell wm density
屏幕像素密度
Physical density: 240
adb shell dumpsys window displays
日志太长，影响篇幅，就不贴上来了。这个命令总体可以提供的信息有：
- 屏幕分辨率和密度。
- 显示的屏幕方向。
- 系统中所有窗口的状态，包括它们的标识符、大小、位置等。
- 当前活动窗口和焦点窗口的信息。
- 显示器的物理尺寸和显示密度。
- 前台应用程序的详细信息。
adb shell cat /proc/cpuinfo
提供cpu的信息
参考：https://developer.android.com/tools/adb?hl=zh-cn
内存分析命令
cat /system/build.prop
这个命令，我在实际运行的时候，被拒绝了。也许是需要root权限。
它能提供的信息：
设备的型号和制造商。
Android 系统的版本号。
系统的构建日期和时间戳。
系统的一些配置参数，比如默认语言、地区、时区等。
硬件配置信息，如屏幕密度、处理器架构、内存大小等。
dumpsys meminfo：
这个命令用于在Android系统中获取内存信息。它提供了有关系统中内存使用情况的详细信息，包括各个进程的内存使用情况、缓存和缓冲区的使用情况等。通过分析这些信息，可以了解系统中内存的分配情况，以及可能存在的内存泄漏或性能问题。
Q10A:/ $ dumpsys meminfo
Applications Memory Usage (in Kilobytes):
Uptime: 126311204 Realtime: 126311204
Total PSS by process:
80,347K: system (pid 2353)
51,351K: com.android.systemui (pid 2606 / activities)
39,563K: com.pax.usbcommdemo (pid 3989 / activities)
34,159K: com.pax.security (pid 5104 / activities)
31,535K: com.android.launcher3 (pid 2887 / activities)
25,687K: com.android.settings (pid 2723)
23,025K: zygote (pid 2054)
22,616K: com.pax.daemon (pid 3118)
15,588K: surfaceflinger (pid 2081)
13,907K: com.android.inputmethod.latin (pid 2847)
10,608K: android.process.media (pid 3261)
10,300K: media.swcodec (pid 2147)
9,541K: com.paxdroid.osmanager (pid 3139)
9,423K: com.android.permissioncontroller (pid 3741)
9,037K: com.android.traceur (pid 3777)
8,934K: audioserver (pid 2078)
8,749K: com.pax.ipp.neptune (pid 3652)
8,362K: com.paxdroid.verify (pid 2789)
8,357K: com.android.managedprovisioning (pid 3673)
8,178K: mediaserver (pid 2136)
7,869K: com.pax.rki (pid 3310)
7,479K: com.android.keychain (pid 3375)
7,309K: com.android.packageinstaller (pid 3719)
7,303K: media.codec (pid 2140)
6,829K: android.ext.services (pid 2815)
6,685K: com.android.se (pid 3164)
6,026K: media.extractor (pid 2134)
5,567K: [email protected] (pid 2059)
4,420K: cameraserver (pid 2125)
3,791K: rild (pid 2146)
3,356K: logd (pid 1878)
3,245K: netd (pid 2055)
2,723K: adbd (pid 3107)
2,719K: init (pid 1)
2,467K: [email protected] (pid 2590)
2,382K: [email protected] (pid 2064)
2,210K: apexd (pid 2033)
2,208K: paxservice (pid 2120)
2,110K: media.metrics (pid 2135)
1,983K: drmserver (pid 2126)
1,886K: vold (pid 1883)
1,804K: systool_server (pid 2121)
1,722K: ueventd (pid 1463)
1,699K: init (pid 1460)
1,658K: keystore (pid 2130)
1,615K: statsd (pid 2137)
1,500K: idmap2d (pid 2127)
1,490K: [email protected] (pid 1970)
1,483K: [email protected] (pid 2063)
1,418K: init (pid 1461)
1,404K: [email protected] (pid 2058)
1,321K: installd (pid 2129)
1,213K: auth_bpadownload (pid 3252)
1,150K: [email protected] (pid 2069)
1,143K: mediadrmserver (pid 2131)
1,076K: storaged (pid 2138)
1,055K: gatekeeperd (pid 2148)
1,036K: gpuservice (pid 2079)
1,031K: crda.uevent (pid 2143)
1,015K: hwservicemanager (pid 1880)
1,014K: [email protected] (pid 2070)
971K: [email protected] (pid 2061)
950K: wificond (pid 2139)
940K: incidentd (pid 2128)
863K: [email protected] (pid 2065)
843K: displayservice (pid 3047)
830K: [email protected] (pid 2060)
822K: [email protected] (pid 2068)
811K: [email protected] (pid 2062)
806K: abb (pid 3503)
800K: [email protected] (pid 2067)
795K: [email protected] (pid 2066)
794K: [email protected] (pid 1969)
786K: [email protected] (pid 2071)
770K: vndservicemanager (pid 1881)
715K: sleep (pid 11628)
665K: servicemanager (pid 1879)
647K: ip6tables-restore (pid 2166)
635K: iptables-restore (pid 2165)
594K: [email protected] (pid 2057)
589K: dumpsys (pid 11621)
587K: ashmemd (pid 2077)
575K: tee_supplicant (pid 1971)
553K: radio_monitor (pid 2145)
543K: process-tracker (pid 20256)
540K: process-tracker (pid 19356)
539K: process-tracker (pid 21727)
532K: pax_logcat (pid 2132)
529K: sh (pid 11604)
521K: sh (pid 1905)
518K: dom2reg (pid 2144)
518K: sh (pid 3044)
508K: lmkd (pid 2080)
494K: tombstoned (pid 2149)
417K: paxdroid_logservice (pid 2122)
Total PSS by OOM adjustment:
170,268K: Native
23,025K: zygote (pid 2054)
15,588K: surfaceflinger (pid 2081)
10,300K: media.swcodec (pid 2147)
8,934K: audioserver (pid 2078)
8,178K: mediaserver (pid 2136)
7,303K: media.codec (pid 2140)
6,026K: media.extractor (pid 2134)
5,567K: [email protected] (pid 2059)
4,420K: cameraserver (pid 2125)
3,791K: rild (pid 2146)
3,356K: logd (pid 1878)
3,245K: netd (pid 2055)
2,723K: adbd (pid 3107)
2,719K: init (pid 1)
2,467K: [email protected] (pid 2590)
2,382K: [email protected] (pid 2064)
2,210K: apexd (pid 2033)
2,208K: paxservice (pid 2120)
2,110K: media.metrics (pid 2135)
1,983K: drmserver (pid 2126)
1,886K: vold (pid 1883)
1,804K: systool_server (pid 2121)
1,722K: ueventd (pid 1463)
1,699K: init (pid 1460)
1,658K: keystore (pid 2130)
1,615K: statsd (pid 2137)
1,500K: idmap2d (pid 2127)
1,490K: [email protected] (pid 1970)
1,483K: [email protected] (pid 2063)
1,418K: init (pid 1461)
1,404K: [email protected] (pid 2058)
1,321K: installd (pid 2129)
1,213K: auth_bpadownload (pid 3252)
1,150K: [email protected] (pid 2069)
1,143K: mediadrmserver (pid 2131)
1,076K: storaged (pid 2138)
1,055K: gatekeeperd (pid 2148)
1,036K: gpuservice (pid 2079)
1,031K: crda.uevent (pid 2143)
1,015K: hwservicemanager (pid 1880)
1,014K: [email protected] (pid 2070)
971K: [email protected] (pid 2061)
950K: wificond (pid 2139)
940K: incidentd (pid 2128)
863K: [email protected] (pid 2065)
843K: displayservice (pid 3047)
830K: [email protected] (pid 2060)
822K: [email protected] (pid 2068)
811K: [email protected] (pid 2062)
806K: abb (pid 3503)
800K: [email protected] (pid 2067)
795K: [email protected] (pid 2066)
794K: [email protected] (pid 1969)
786K: [email protected] (pid 2071)
770K: vndservicemanager (pid 1881)
715K: sleep (pid 11628)
665K: servicemanager (pid 1879)
647K: ip6tables-restore (pid 2166)
635K: iptables-restore (pid 2165)
594K: [email protected] (pid 2057)
589K: dumpsys (pid 11621)
587K: ashmemd (pid 2077)
575K: tee_supplicant (pid 1971)
553K: radio_monitor (pid 2145)
543K: process-tracker (pid 20256)
540K: process-tracker (pid 19356)
539K: process-tracker (pid 21727)
532K: pax_logcat (pid 2132)
529K: sh (pid 11604)
521K: sh (pid 1905)
518K: dom2reg (pid 2144)
518K: sh (pid 3044)
508K: lmkd (pid 2080)
494K: tombstoned (pid 2149)
417K: paxdroid_logservice (pid 2122)
80,347K: System
80,347K: system (pid 2353)
124,242K: Persistent
51,351K: com.android.systemui (pid 2606 / activities)
25,687K: com.android.settings (pid 2723)
22,616K: com.pax.daemon (pid 3118)
9,541K: com.paxdroid.osmanager (pid 3139)
8,362K: com.paxdroid.verify (pid 2789)
6,685K: com.android.se (pid 3164)
34,159K: Foreground
34,159K: com.pax.security (pid 5104 / activities)
31,535K: Visible
31,535K: com.android.launcher3 (pid 2887 / activities)
21,776K: Perceptible
13,907K: com.android.inputmethod.latin (pid 2847)
7,869K: com.pax.rki (pid 3310)
39,563K: Previous
39,563K: com.pax.usbcommdemo (pid 3989 / activities)
67,791K: Cached
10,608K: android.process.media (pid 3261)
9,423K: com.android.permissioncontroller (pid 3741)
9,037K: com.android.traceur (pid 3777)
8,749K: com.pax.ipp.neptune (pid 3652)
8,357K: com.android.managedprovisioning (pid 3673)
7,479K: com.android.keychain (pid 3375)
7,309K: com.android.packageinstaller (pid 3719)
6,829K: android.ext.services (pid 2815)
Total PSS by category:
123,861K: .so mmap
65,970K: Native
63,937K: .apk mmap
58,407K: GL mtrack
45,736K: Dalvik
39,339K: .art mmap
35,034K: .dex mmap
32,557K: Unknown
31,852K: .jar mmap
20,447K: Other mmap
14,430K: .oat mmap
10,452K: Dalvik Other
9,684K: .ttf mmap
4,376K: EGL mtrack
3,008K: Stack
743K: Other dev
736K: Ashmem
0K: Cursor
0K: Gfx dev
0K: Other mtrack
Total RAM: 994,652K (status normal)
Free RAM: 355,931K ( 67,791K cached pss + 217,700K cached kernel + 70,440K free)
Used RAM: 618,246K ( 501,890K used pss + 116,356K kernel)
Lost RAM: 27,227K
ZRAM: 2,360K physical used for 9,140K in swap ( 745,984K total swap)
Tuning: 128 (large 256), oom 184,320K, restore limit 61,440K (low-ram)
vmstat：
这个命令用于在Linux系统中显示虚拟内存统计信息。它提供了有关系统内存使用情况的实时数据，包括活动和非活动内存、缓存和缓冲区、交换分区等。vmstat命令可以帮助识别系统中的内存瓶颈，并监视系统内存的使用情况。
vmstat相关简写解析
procs(进程)
r:Running队列中进程数量
b:I0 wait的进程数量
memory(内存)
free:可用内存大小
mapped:mmap映射的内存大小
anon:匿名内存大小
slab:slab的内存大小
system(系统)
in:每秒的中断次数(包括时钟中断)
cs:每秒上下文切换的次数
cpu(处理器)
us:user time
ni: nice time
sy:system time
id: idle time
wa:iowait time
ir: interrupt time
本地检测
top命令
进入shell后，输入top，输出以下日志：
关于mem、swap、buffers、cached等参数涉及到Linux系统原理，后续会出文章来说明。
把top日志输出到文件
该命令需要root权限
adb shell top -d 20 > meminfo
这个命令是使用adb命令连接到Android设备的shell，并且运行了一个名为top的命令，其参数-d 20表示每隔20秒更新一次，并将输出重定向到名为meminfo的文件中。
adb shell: 这部分启动了adb工具，并连接到设备的shell。top -d 20: 这部分运行了top命令，该命令用于显示当前运行的进程和它们的资源占用情况。参数-d 20表示每20秒更新一次显示。>meminfo: 这部分将top命令的输出重定向到名为meminfo的文件中，而不是在终端窗口中显示输出。
用Python把内存信息打印到文件里面的脚本。
Java内存分配和垃圾回收算法
标记-清除算法:
- 理论上，先对标记的对象进行清理。
- 优点：可以清除不再需要的对象，解决了内存泄漏问题。
- 缺点：效率不高，会产生大量碎片。
复制算法:
- 将存活对象全部拷贝到另一半空间，然后清理另一半空间。
- 优点：内存空间连续，算法高效。
- 缺点：会浪费一半空间。
标记-整理算法:
- 将存活对象往一端移动，清理其余部分。
- 优点：避免了内存碎片。
- 缺点：标记过程与“标记-清除”相同，可能产生空间浪费。
分代收集算法:
- 结合多种收集算法优势。
- 新生代对象使用复制算法，老年代对象使用标记-整理算法。
- 新生代对象存活率低，老年代对象存活率高。
Android kill机制
在Android的lowmemroy kíller机制中，会对于所有进程进行分类，对于每一类别的进程会有其oom_adj值的取值范围，oom_adj值越高则代表进程越不重要，在系统执行低杀操作时，会从oom_adj值越高的开始杀。
对于期望较长时间留在后台的服务，应该将服务运行在单独的进程里，即是UI进程与Servie进程分离，这样期望长时间留在后台的Serivce会存在与一个被lowmemory killer分类为Service 进程的服务而获得较小的Adj值，而占有大量内存的UI进程则会分类为Cached进程，能够在需要的时候更快地被回收。
图片来源：https://gityuan.com/2018/05/19/android-process-adj/ 侵删