[置顶] 【Android性能优化】内存泄露和内存溢出（OOM）的引发原因及优化方案

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我把Android重难点和读书笔记都整理在github上：https://github.com/miomin/AndroidDifficulty

如果你觉得对你有帮助的话，希望可以star/follow一下哟，我会持续保持更新。

一、内存泄露

• 垃圾回收器无法回收原本应该被回收的对象，这个对象就引发了内存泄露。
• 内存泄露的危害：
  
  • （1）过多的内存泄露最终会导致内存溢出（OOM）
  • （2）内存泄露导致可用内存不足，会触发频繁GC，不管是Android2.2以前的单线程GC还是现在的CMS和G1，都有一部分的操作会导致用户线程停止（就是所谓的Stop the world），从而导致UI卡顿。

二、内存溢出（OOM）

• Android为每个进程设置Dalvik Heap Size阈值，这个阈值在不同的设备上会因为RAM大小不同而各有差异。如果APP想要分配的内存超过这个阈值，就会发生OOM。

• ActivityManager.getMemoryClass()可以查询当前APP的Heap Size阈值，单位是MB。

• 在3.x以前，Bitmap分配在Native heap中，而在4.x之后，Bitmap分配在Dalvik或ART的Java heap中。

• Android 2.x系统，当dalvik allocated + native allocated + 新分配的大小 >= dalvik heap 最大值时候就会发生OOM，也就是说在2.x系统中，考虑native heap对每个进程的内存限制。

• Android 4.x系统，废除了native的计数器，类似bitmap的分配改到dalvik的java heap中申请，只要allocated + 新分配的内存 >= dalvik heap 最大值的时候就会发生OOM（art运行环境的统计规则还是和dalvik保持一致），也就是说在4.x系统中，不考虑native heap对每个进程的内存限制，native heap只会收到本机总内存（包括RAM以及SWAP区或分页文件）的限制。

三、如何避免内存泄漏

参考在MDCC 2015中国移动开发者大会上胡凯前辈的讲述，整理总结。

1、使用轻量的数据结构

• 使用ArrayMap/SparseArray来代替HashMap，ArrayMap/SparseArray是专门为移动设备设计的高效的数据结构。

• HashMap实现原理

  • HashMap内部使用一个默认容量为16的数组来存储数据，采用拉链法解决hash冲突（数组+链表），如下图：
    

  • Entry存储的内容有key、value、hash值、next指针，通过计算hash(key)%len找到Entry在数组中的位置。

  • 缺点：（1）就算没有数据，也需要分配默认16个元素的数组（2）一旦数据量达到Hashmap限定容量的75%，就将按两倍扩容

• SparseArray

  • 支持int类型，避免自动装箱，但是也只支持int类型的key
  • 内部通过两个数组来进行数据存储的，一个存储key，另外一个存储value
  • 因为key是int，在查找时，采用二分查找，效率高，SparseArray存储的元素都是按元素的key值从小到大排列好的。 （Hashmap通过遍历Entry数组来获取对象）
  • 默认初始size为0，每次增加元素，size++
  • SparseArray中put方法的源码如下：

• ArrayMap

  • 跟SparseArray一样，内部两个数组，但是第一个存key的hash值，一个存value，对象按照key的hash值排序，二分查找也是按照hash
  • 查找index时，传入key，计算出hash，通过二分查找hash数组，确定index

2、不要使用Enum

• 这点在Google的Android官方培训课程提到过，具体可以参考胡凯前辈的《 Android性能优化典范（三）》。

3、大胖子Bitmap的处理

• Bitmap压缩
• Lru机制处理Bitmap（下一节博客会详细讲解），也可以使用那些有名的图片缓存框架。

4、不要使用String进行字符串拼接

• 严格的讲，String拼接只能归结到内存抖动中，因为产生的String副本能够被GC，不会造成内存泄露。

• 频繁的字符串拼接，使用StringBuffer或者StringBuilder代替String，可以在一定程度上避免OOM和内存抖动。

5、非静态内部类内存泄露

• 在Activity中创建非静态内部类，非静态内部类会持有Activity的隐式引用，若内部类生命周期长于Activity，会导致Activity实例无法被回收。（屏幕旋转后会重新创建Activity实例，如果内部类持有引用，将会导致旋转前的实例无法被回收）。

• 解决方案：如果一定要使用内部类，就改用static内部类，在内部类中通过WeakReference的方式引用外界资源。

• 正确的代码示例：

static class ImageDownloadTask extends AsyncTask<String, Void, Bitmap> {

        private String url;
        private WeakReference<PhotoAdapter> photoAdapter;

        public ImageDownloadTask(PhotoAdapter photoAdapter) {
            this.photoAdapter = new WeakReference<PhotoAdapter>(photoAdapter);
        }

        @Override
        protected Bitmap doInBackground(String... params) {
            //在后台开始下载图片
            url = params[0];
            Bitmap bitmap = photoAdapter.get().loadBitmap(url);
            if (bitmap != null) {
                //把下载好的图片放入LruCache中
                String key = MD5Tools.decodeString(url);
                photoAdapter.get().put(key, bitmap);
            }
            return bitmap;
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(Bitmap bitmap) {
            super.onPostExecute(bitmap);
            //把下载好的图片显示出来
            ImageView mImageView = (ImageView) photoAdapter.get().mGridView.get().findViewWithTag(MD5Tools.decodeString(url));
            if (mImageView != null && bitmap != null) {
                mImageView.setImageBitmap(bitmap);
                photoAdapter.get().mDownloadTaskList.remove(this);//把下载好的任务移除
            }
        }
    }

6、匿名内部类内存泄漏

• 跟非静态内部类一样，匿名内部类也会持有外部类的隐式引用，比较常见的情况有，耗时Handler，耗时Thread，都会造成内存泄漏，解决方式也是static+WeakReference，下面给出正确写法。

• Handler的正确写法：

private static class MyHandler extends Handler {

    private final WeakReference<Context> context;

    private MyHandler(Context context) {
        this.context = new WeakReference<Context>(context);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {

        }
    }
}

private final MyHandler mHandler = new MyHandler(this);

private static final Runnable sRunnable = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {

    }
};

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_home);
    // 发送一个10分钟后执行的一个消息
    mHandler.postDelayed(sRunnable, 600000);
}

• Thread的正确写法：

private static class MyThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            // TODO 耗时任务
        }
    }
}

new MyThread().start();

7、Context持有导致内存泄漏

• Activity Context被传递到其他实例中，这可能导致自身被引用而发生泄漏。
• 解决：对于大部分非必须使用Activity Context的情况（创建Dialog的Context必须是Activity Context），应该使用Application Context。

8、记得注销监听器

• 注册监听器的时候会add Listener，不要忘记在不需要的时候remove掉Listener。

9、资源文件需要选择合适的文件夹进行存放

• hdpi/xhdpi/xxhdpi等等不同dpi的文件夹下的图片在不同的设备上会经过scale的处理。例如我们只在hdpi的目录下放置了一张100100的图片，那么根据换算关系，xxhdpi的手机去引用那张图片就会被拉伸到200200。需要注意到在这种情况下，内存占用是会显著提高的。对于不希望被拉伸的图片，需要放到assets或者nodpi的目录下。

10、谨慎使用static对象

• static对象的生命周期过长，应该谨慎使用

11、谨慎使用单例中不合理的持有

• 单例中的对象生命周期与应用一致，注意不要在单例中进行不必要的外界引用持有。如果一定要引用外部变量，需要在外部变量生命周期结束的时候接触引用（赋为null）。

12、一定要记得关闭无用连接

• 在onDestory中关闭Cursor，I/O，数据库，网络的连接用完记得关闭。

注意：谨慎使用lager heap

• 不同的设备有不容的RAM，他们为应用程序设置了不同大小的Heap的阈值。虽然可以通过largeHeap=true的属性来为应用获得一个更大的heap空间，然后通过getLargeMemoryClass()来获取到这个更大的heap阈值。但是你要注意，largeHeap只是为了一些本来就需要大量内存的APP存在，比如图墙和图片编辑软件。所以，不要随意的使用large heap，否则会影响系统整体的用户体验，会使每次gc时间更长。

四、内存泄露检测

• 这里介绍LeakCanary，一款非常好用的内存泄露检测工具，安装在手机上，能够通过Log的方式告诉你是哪块代码发生了内存泄露。

• 使用方法，在Application中install LeakCanary（默认只能检测Activity内容的内存泄露）：

public class MyApplication extends Application {

  @Override public void onCreate() {
    super.onCreate();
    LeakCanary.install(this);
  }
}

• 想要检测更多，首先注册一个RefWatcher：

public class MyApplication extends Application {

    private static RefWatcher sRefWatcher;

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        sRefWatcher = LeakCanary.install(this);
    }

    public static RefWatcher getRefWatcher() {
        return sRefWatcher;
    }
}

• 然后对某个可能发生泄露的占用大内存的对象进行监测：

MyApplication.getRefWatcher().watch(sLeaky);

• 对Fragment、BroadcastReceiver、Service进行监测：

public class MyFragment extends Fragment {
    @Override
    public void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        MyApplication.getRefWatcher().watch(this);
    }
}

• 具体就不多说，大家去LeakCanary的Github上看就行了，地址是：https://github.com/square/leakcanary

参考文献

• Andorid内存优化之OOM
• Android性能优化典范（一）
• Android性能优化典范（二）
• Android性能优化典范（三）
• Android性能优化之内存篇
• Android官方学习教程