Android性能优化与内存泄漏分析

性能问题一般归结为3类：

1.UI卡顿和稳定性，这类问题用户可直接感知，最为重要。

2.内存问题，内存问题主要表现为内存泄漏。如果存在内存泄漏，应用会不断消耗内存，

容易导致频繁GC使系统出现卡顿（内存不足时会调用垃圾回收机制回收内存，GC比较消耗性能），

或者出现OOM报错。

3.耗电问题，会影响续航，表现为不必要的自启动，不恰当持锁导致系统无法正常休眠，系统休眠后频繁

唤醒系统等。

一.  UI卡顿常见原因和分析方法

1.人为在UI线程中做轻微耗时操作，导致UI线程卡顿。

2.布局Layout过于复杂，无法在16ms内完成渲染。

3.同一时间动画执行的次数过多，导致CPU或GPU负载过重。

4.View过度绘制，导致某些像素在同一帧时间内被绘制多次，从而使CPU或GPU负载过重；

5.View频繁的触发measure、layout，导致measure、layout累计耗时过多及整个View频繁的重新渲染；

6. 内存频繁触发GC过多（同一帧中频繁创建内存），导致暂时阻塞渲染操作；

7. 冗余资源及逻辑等导致加载和执行缓慢；

8. 工作线程优先级未设置为   Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND

导致后台线程抢占UI线程cpu时间片，阻塞渲染操作；

9.ANR；

二. 卡顿分析解决的一般步骤

1）解决过度绘制问题

>在设置开发者选项调试GPU过度绘制中打开调试，看对应界面是否有过度绘制，如果有先解决掉：

> 定位过渡绘制区域

> 利用Android提供的工具进行位置确认以及修改(HierarchyView , Tracer for OpenGL ES)

> 定位到具体的视图(xml文件或者View)

> 通过代码和xml文件分析过渡绘制的原因

> 结合具体情况进行优化

> 使用Lint工具进一步优化

2) 检查是否有主线程做了耗时操作：

严苛模式（StrictMode），是Android提供的一种运行时检测机制，用于检测代码运行时的一些不规范的操作，最常见的场景是用于发现主线程的IO操作。应用程序可以利用StrictMode尽可能的发现一些编码的疏漏。

> 开启 StrictMode

>> 对于应用程序而言，Android 提供了一个最佳使用实践：尽可能早的在

android.app.Application 或 android.app.Activity 的生命周期使能 StrictMode，onCreate()方法就是一个最佳的时机，越早开启就能在更多的代码执行路径上发现违规操作。

>> 监控代码

publicvoidonCreate(){
if(DEVELOPER_MODE){
StrictMode.setThreadPolicy(newStrictMode.ThreadPolicy.Builder()
.detectAll().penaltyLog().build());
StrictMode.setVmPolicy(newStrictMode.VmPolicy.Builder()
.detectAll().penaltyLog().build());
}
super.onCreate();
}

如果主线程有网络或磁盘读写等操作，在logcat中会有"D/StrictMode"tag的日志输出，从而定位到耗时操作的代码。

3）如果主线程无耗时操作，还存在卡顿，有很大可能是必须在UI线程操作的一些逻辑有问题，比如控件measure、layout耗时过多等，此时可通过Traceview以及systrace来进行分析。

4）Traceview：Traceview主要用做热点分析，找出最需要优化的点。

> 打开DDMS然后选择一个进程，接着点击上面的“Start Method Profiling”按钮（红色小点变为黑色即开始运行），然后操作我们的卡顿UI,然后点击"Stop Method Profiling",会打开如下界面：

图中展示了Trace期间各方法调用关系，调用次数以及耗时比例。通过分析可以找出可疑的耗时函数并进行优化；

5）systrace：抓取trace：

> 执行如下命令：

$cdandroid-sdk/platform-tools/systrace
$pythonsystrace.py--time=10-omynewtrace.htmlschedgfxviewwm

> 操作APP，然后会生成一个mynewtrace.html 文件，用Chrome打开。

> 图示如下：

通过分析上面的图，可以找出明显存在的layout，measure，draw的超时问题。

6）导入如下插件，可通过在方法上添加@DebugLog来打印方法的耗时：

build.gradle:
buildscript{
dependencies{

//用于方便调试性能问题的打印插件。给访法加上@DebugLog，就能输出该方法的调用参数，以及执行时间；

class path com.jakewharton.hugo:hugo-plugin:1.2.1
}
}

//用于方便调试性能问题的打印插件。给访法加上@DebugLog，就能输出该方法的调用参数，以及执行时间；

apply plugin:com.jakewharton.hugo
java：
@Debug Log public void test(int a){
int b=a*a;
}

三.内存性能优化分析（内存泄漏问题）

Java是垃圾回收语言的一种，其优点是开发者无需特意管理内存分配，降低了应用由于局部故障(segmentation fault)导致崩溃，同时防止未释放的内存把堆栈(heap)挤爆的可能，所以写出来的代码更为安全。

不幸的是，在Java中仍存在很多容易导致内存泄漏的逻辑可能(logical leak)。如果不小心，你的Android应用很容易浪费掉未释放的内存，最终导致内存用光的错误抛出(out-of-memory，OOM)。

一般内存泄漏(traditional memory leak)的原因是：当该对象的所有引用都已经释放了，对象仍未被释放。（译者注：Cursor忘记关闭等）
逻辑内存泄漏(logical memory leak)的原因是：当应用不再需要这个对象，但仍未释放该对象的所有引用。如果持有对象的强引用，垃圾回收器是无法在内存中回收这个对象的。

在Android开发中，最容易引发的内存泄漏问题的是Context。比如Activity的Context，就包含大量的内存引用，例如View Hierarchies和其他资源。一旦泄漏了Context，也意味泄漏它指向的所有对象。Android机器内存有限，太多的内存泄漏容易导致OOM。

检测逻辑内存泄漏需要主观判断，特别是对象的生命周期并不清晰。幸运的是，Activity有着明确的生命周期，很容易发现泄漏的原因。Activity.onDestroy()被视为Activity生命的结束，程序上来看，它应该被销毁了，或者Android系统需要回收这些内存（译者注：当内存不够时，Android会回收看不见的Activity）。
如果这个方法执行完，在堆栈中仍存在持有该Activity的强引用，垃圾回收器就无法把它标记成已回收的内存，而我们本来目的就是要回收它！
结果就是Activity存活在它的生命周期之外。

Activity是重量级对象，应该让Android系统来处理它。然而，逻辑内存泄漏总是在不经意间发生。（译者注：曾经试过一个Activity导致20M内存泄漏）。在Android中，导致潜在内存泄漏的陷阱不外乎两种：

• 全局进程(process-global)的static变量。这个无视应用的状态，持有Activity的强引用的怪物。
• 活在Activity生命周期之外的线程。没有清空对Activity的强引用。

检查一下你有没有遇到下列的情况。

Static Activities

在类中定义了静态Activity变量，把当前运行的Activity实例赋值于这个静态变量。
如果这个静态变量在Activity生命周期结束后没有清空，就导致内存泄漏。因为static变量是贯穿这个应用的生命周期的，所以被泄漏的Activity就会一直存在于应用的进程中，不会被垃圾回收器回收。

     static Activity activity;

    void setStaticActivity() {
      activity = this;
    }

    View saButton = findViewById(R.id.sa_button);
    saButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
      @Override public void onClick(View v) {
        setStaticActivity();
        nextActivity();
      }
    });

Memory Leak 1 – Static Activity

Static Views

类似的情况会发生在单例模式中，如果Activity经常被用到，那么在内存中保存一个实例是很实用的。正如之前所述，强制延长Activity的生命周期是相当危险而且不必要的，无论如何都不能这样做。

特殊情况：如果一个View初始化耗费大量资源，而且在一个Activity生命周期内保持不变，那可以把它变成static，加载到视图树上(View Hierachy)，像这样，当Activity被销毁时，应当释放资源。（译者注：示例代码中并没有释放内存，把这个static view置null即可，但是还是不建议用这个static view的方法）

    static view;

    void setStaticView() {
      view = findViewById(R.id.sv_button);
    }

    View svButton = findViewById(R.id.sv_button);
    svButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
      @Override public void onClick(View v) {
        setStaticView();
        nextActivity();
      }
    });

Memory Leak 2 – Static View

Inner Classes

继续，假设Activity中有个内部类，这样做可以提高可读性和封装性。将如我们创建一个内部类，而且持有一个静态变量的引用，恭喜，内存泄漏就离你不远了（译者注：销毁的时候置空，嗯）。

       private static Object inner;

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

    View icButton = findViewById(R.id.ic_button);
    icButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override public void onClick(View v) {
            createInnerClass();
            nextActivity();
        }
    });

Memory Leak 3 – Inner Class

内部类的优势之一就是可以访问外部类，不幸的是，导致内存泄漏的原因，就是内部类持有外部类实例的强引用。

Anonymous Classes

相似地，匿名类也维护了外部类的引用。所以内存泄漏很容易发生，当你在Activity中定义了匿名的AsyncTsk
。当异步任务在后台执行耗时任务期间，Activity不幸被销毁了（译者注：用户退出，系统回收），这个被AsyncTask持有的Activity实例就不会被垃圾回收器回收，直到异步任务结束。

    void startAsyncTask() {
        new AsyncTask<Void, Void, Void>() {
            @Override protected Void doInBackground(Void... params) {
                while(true);
            }
        }.execute();
    }

    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
    View aicButton = findViewById(R.id.at_button);
    aicButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override public void onClick(View v) {
            startAsyncTask();
            nextActivity();
        }
    });

Memory Leak 4 – AsyncTask

Handler

同样道理，定义匿名的Runnable，用匿名类Handler执行。Runnable内部类会持有外部类的隐式引用，被传递到Handler的消息队列MessageQueue中，在Message消息没有被处理之前，Activity实例不会被销毁了，于是导致内存泄漏。

    void createHandler() {
        new Handler() {
            @Override public void handleMessage(Message message) {
                super.handleMessage(message);
            }
        }.postDelayed(new Runnable() {
            @Override public void run() {
                while(true);
            }
        }, Long.MAX_VALUE >> 1);
    }

    View hButton = findViewById(R.id.h_button);
    hButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override public void onClick(View v) {
            createHandler();
            nextActivity();
        }
    });

Memory Leak 5 – Handler

Threads

我们再次通过Thread和TimerTask来展现内存泄漏。

    void spawnThread() {
        new Thread() {
            @Override public void run() {
                while(true);
            }
        }.start();
    }

    View tButton = findViewById(R.id.t_button);
    tButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
      @Override public void onClick(View v) {
          spawnThread();
          nextActivity();
      }
    });

Memory Leak 6 – Thread

TimerTask

只要是匿名类的实例，不管是不是在工作线程，都会持有Activity的引用，导致内存泄漏。

    void scheduleTimer() {
        new Timer().schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                while(true);
            }
        }, Long.MAX_VALUE >> 1);
    }

    View ttButton = findViewById(R.id.tt_button);
    ttButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override public void onClick(View v) {
            scheduleTimer();
            nextActivity();
        }
    });

Memory Leak 7 – TimerTask

Sensor Manager

最后，通过Context.getSystemService(int name)可以获取系统服务。这些服务工作在各自的进程中，帮助应用处理后台任务，处理硬件交互。如果需要使用这些服务，可以注册监听器，这会导致服务持有了Context的引用，如果在Activity销毁的时候没有注销这些监听器，会导致内存泄漏。

        void registerListener() {
               SensorManager sensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
               Sensor sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ALL);
               sensorManager.registerListener(this, sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST);
        }

        View smButton = findViewById(R.id.sm_button);
        smButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override public void onClick(View v) {
                registerListener();
                nextActivity();
            }
        });

Memory Leak 8 – Sensor Manager

看过那么多会导致内存泄漏的例子，容易导致吃光手机的内存使垃圾回收处理更为频发，甚至最坏的情况会导致OOM。垃圾回收的操作是很昂贵的开销，会导致肉眼可见的卡顿。所以，实例化的时候注意持有的引用链，并经常进行内存泄漏检查。

四、耗电量优化建议

电量优化主要是注意尽量不要影响手机进入休眠，也就是正确申请和释放WakeLock，另外就是不要频繁唤醒手机，主要就是正确使用Alarm。

五、一些好的代码实践

1. 节制地使用Service

2. 当界面不可见时释放内存

3. 当内存紧张时释放内存

4. 避免在Bitmap上浪费内存

对大图片，先获取图片的大小信息，根据实际需要展示大小计算inSampleSize，最后decode；

public static Bitmap decodeSampledBitmapFromFile(String filename,
int reqWidth,int reqHeight){
//First decodewithinJustDecodeBounds=truetocheckdimensions
final BitmapFactory.Optionsoptions=new BitmapFactory.Options();
options.inJustDecodeBounds=true;
BitmapFactory.decodeFile(filename,options);
//CalculateinSampleSize
options.inSampleSize=
reqHeight);
calculateInSampleSize(options,
reqWidth,reHeight);
//DecodebitmapwithinSampleSizeset
options.inJustDecodeBounds=false;
return BitmapFactory.decodeFile(filename,options);
}
public static int calculateInSampleSize(BitmapFactory.Optionsoptions,
intreqWidth,intreqHeight){
//Rawheightandwidthofimage
final int height=options.outHeight;
final int width=options.outWidth;
int inSampleSize=1;
if(height>reqHeight||width>reqWidth){
if(width>height){
inSampleSize=Math.round((float)height/(float)reqHeight);
}else{inSampleSize=Math.round((float)width/(float)reqWidth);}
}
return inSampleSize;
}

5. 使用优化过的数据集合

6. 谨慎使用抽象编程

7. 尽量避免使用依赖注入框架

很多依赖注入框架是基于反射的原理，虽然可以让代码看起来简洁，但是是有碍性能的。

8. 谨慎使用external libraries

9. 优化整体性能

10. 使用ProGuard来剔除不需要的代码

android{
buildTypes{
release{
minifyEnabledtrue
shrinkResources true
proguardFilesgetDefaultProguardFile(proguard-android.txt),src/main/proguard-project.txt
signingConfigsigningConfigs.debug
}
}

11. 慎用异常,异常对性能不利

抛出异常首先要创建一个新的对象。Throwable 接口的构造函数用名为

fillInStackTrace() 的本地方法,fillInStackTrace() 方法检查栈,收集调用跟踪信

息。只要有异常被抛出,VM 就必要调整调用栈,因为在处理过程中创建了一

个新对象。

异常只能用于错误处理,不应该用来控制程序流程。

以下例子不好：

try{
startActivity(intentA);
}catch(){
startActivity(intentB);
}

应该用下面的语句判断：

if(getPackageManager().resolveActivity(intentA,0)!=null)

不要再循环中使用 try/catch 语句,应把其放在最外层，使用 System.arraycopy()代替 for 循环复制。