Android 内存泄露分析实战演练

1. 内存泄露简介

内存泄露，即Memory Leak，指程序中不再使用到的对象因某种原因从而无法被GC正常回收。发生内存泄露，会导致一些不再使用到的对象没有及时释放，这些对象占用了宝贵的内存空间，很容易导致后续需要分配内存的时候，内存空间不足而出现OOM（内存溢出）。无用对象占据的内存空间越多，那么可用的空闲空间也就越少，GC就会更容易被触发，GC进行时会停止其他线程的工作，因此有可能会造成界面卡顿等情况。

为什么不再使用到的对象无法被GC正常回收呢？这是因为还有其他对象持有无用对象的引用。为什么其他对象会持有无用对象的引用呢？这通常是我们意外地引进了无用对象的引用。从而导致无用对象无法给正常回收。

常见的内存泄露点

  1. 静态变量

  2. 非静态内部类（匿名类）

  3. 集合类

  4. 使用资源对象后未关闭

后面会对这些内存泄露点逐一分析。

2. 常见内存泄露例子及解决方案

2.1 静态变量内存泄露

说明：静态变量的生命周期跟整个程序的生命周期一致。只要静态变量没有被销毁也没有置null，其对象就一直被保持引用，也就不会被垃圾回收,从而出现内存泄露。

像static Context这种，lint直接就报警告了，所以建议就别使用了，如下图:

<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;">静态Context.png</figcaption>

来看个比较隐蔽的例子

public class MainActivity extends Activity {
    public static Test sTest;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        sTest = new Test(this);
    }
}
//外部Test类public class Test {
    Test(Context context) {
    }
}

sTest作为静态变量，并且持有Activity的引用，sTest的生命周期肯定比Activity长。因此当Activity退出后，由于Activity仍然被sTest引用到，所以Activity就不能被回收，造成了内存泄露。

Activity这种占用内存非常多的对象，内存泄露的话影响非常大。

解决方案：

  • 针对静态变量
    在不用静态变量时置为空，如：
sTest = null;
  • 针对Context
    如果用到Context，尽量去使用Applicaiton的Context，避免直接传递Activity，比如：
sTest = new Test(getApplicationContext());
  • 针对Activity
    若一定要使用Activity，建议使用弱引用或者软引入来代替强引用。如下：
//弱引用
WeakReference<Activity> weakReference = new WeakReference<Activity>(this);
Activity activity = weakReference.get();

//软引用
SoftReference<Activity> softReference=new SoftReference<Activity>(this);
Activity activity1 = softReference.get();

注意：单例模式其生命周期跟应用一样，所以使用单例模式时传入的参数需要注意一下，避免传入Activity等对象造成内存泄露。

2.2 非静态内部类（匿名类）内存泄露

说明：非静态内部类 （匿名类）默认就持有外部类的引用，当非静态内部类（匿名类）对象的生命周期比外部类对象的生命周期长时，就会导致内存泄露。

2.2.1 Handler内存泄露

一般我们都是使用内部类来实现Handler，然后lint就直接飘黄警告了,如下：

这里会涉及到Handler的原理，如果还不懂Handler原理的话，建议先去看下。

如果Handler中有延迟的任务或者是等待执行的任务队列过长，都有可能因为Handler继续执行而导致Activity发生泄漏。

1.首先，非静态的Handler类会默认持有外部类的引用，包含Activity等。
2.然后，还未处理完的消息（Message）中会持有Handler的引用。
3.还未处理完的消息会处于消息队列中，即消息队列MessageQueue会持有Message的引用。
4.消息队列MessageQueue位于Looper中，Looper的生命周期跟应用一致。

因此，此时的引用关系链是Looper -> MessageQueue -> Message -> Handler -> Activity。所以，这时退出Activity的话，由于存在上述的引用关系，垃圾回收器将无法回收Activity，从而造成内存泄漏。

解决方法：

  • 静态内部类+弱引用
    静态内部类默认不持有外部类的引用,所以改成静态内部类即可。同时，这里采用弱引用来持有Activity的引用。
    private static class MyHalder extends Handler {
        private WeakReference<Activity> mWeakReference;
        public MyHalder(Activity activity) {
            mWeakReference = new WeakReference<Activity>(activity);
        }
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            //...
        }
    }
  • Activity退出时，移除所有信息
    移除信息后，Handler将会跟Activity生命周期同步。
    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
    }

2.2.2 多线程引起的内存泄露

我们一般使用匿名类等来启动一个线程，如下：

      new Thread(new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
          }
      }).start();

同样，匿名Thread类里持有了外部类的引用。当Activity退出时，Thread有可能还在后台执行，这时就会发生了内存泄露。

解决方法：

  • 静态内部类
    静态内部类不持有外部类的引用，如下：
private static class MyThread extends Thread{
        //...
      }
  • Activity退出时，结束线程
    同样，这里也是让线程的生命周期跟Activity一致。

其他非静态内部类（匿名类），都可以按照这个套路来：一个是改成静态内部类，另外一个就是内部类的生命周期不要超过外部类。

2.3 集合类内存泄露

说明：集合类添加元素后，将会持有元素对象的引用，导致该元素对象不能被垃圾回收，从而发生内存泄漏。

举个例子:

      List<Object> objectList = new ArrayList<>();
      for (int i = 0; i < 10; i++) {
          Object o = new Object();
          objectList.add(o);
          o = null;
      }

虽然o已经被置空了，但是集合里还是持有Object的引用。

解决方法：

  • 清空集合对象
    如下：
    objectList.clear();
    objectList=null;

2.4 未关闭资源对象内存泄露

说明：一些资源对象需要在不再使用的时候主动去关闭或者注销掉，否则的话，他们不会被垃圾回收，从而造成内存泄露。

以下是一些常见的需要主动关闭的资源对象：

  • 1.注销广播
    如果广播在Activity销毁后不取消注册，那么这个广播会一直存在系统中，由于广播持有了Activity的引用，因此会导致内存泄露。
    unregisterReceiver(receiver);
  • 2.关闭输入输出流等
    在使用IO、File流等资源时要及时关闭。这些资源在进行读写操作时通常都使用了缓冲，如果不及时关闭，这些缓冲对象就会一直被占用而得不到释放，以致发生内存泄露。因此我们在不需要使用它们的时候就应该及时关闭，以便缓冲能得到释放，从而避免内存泄露。
    InputStream.close();
    OutputStream.close();
  • 3.回收Bitmap
    Bitmap对象比较占内存，当它不再被使用的时候，最好调用Bitmap.recycle()方法主动进行回收。
    Bitmap.recycle();
    Bitmap = null;
  • 4.停止动画
    属性动画中有一类无限动画，如果Activity退出时不停止动画的话，动画会一直执行下去。因为动画会持有View的引用，View又持有Activity,最终Activity就不能给回收掉。只要我们在Activity退出把动画停掉即可。
    animation.cancel();
  • 5.销毁WebView
    WebView在加载网页后会长期占用内存而不能被释放，因此我们在Activity销毁后要调用它的destory()方法来销毁它以释放内存。此外，WebView在Android 5.1上也会出现其他的内存泄露。具体可以看下这篇文章：WebView内存泄漏解决方法。
    所以，要防止WebView内存泄露还是比较复杂的。代码如下：
@Overrideprotected void onDestroy() {
    if( mWebView!=null) {
        ViewParent parent = mWebView.getParent();
        if (parent != null) {
            ((ViewGroup) parent).removeView(mWebView);
        }
        mWebView.stopLoading();
        // 退出时调用此方法，移除绑定的服务，否则某些特定系统会报错
        mWebView.getSettings().setJavaScriptEnabled(false);
        mWebView.clearHistory();
        mWebView.clearView();
        mWebView.removeAllViews();
        mWebView.destroy();
    }
    super.on Destroy();}

所以，总的来说，该关的对象一律都主动去关掉，留着也没啥用。

3. 常用内存泄露检测工具介绍

3.1 lint

lint是一个静态代码分析工具，同样也可以用来检测部分会出现内存泄露的代码，平时写码注意lint飘出来的各种黄色警告即可。如：

image.gif

<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;">非静态内部类.png</figcaption>

3.2 leakcanary

leakcanary是square开源的一个库，能够自动检测发现内存泄露，其使用也很简单：
在build.gradle中添加依赖：

dependencies {
  debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:1.6.1'
  releaseImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android-no-op:1.6.1'
  //可选项，如果使用了support包中的fragments
  debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-support-fragment:1.6.1'
}

如果遇到下面这个问题：

Failed to resolve: com.squareup.leakcanary:leakcanary-android

根目录下的build.gradle添加mavenCentral()即可，如下：

allprojects {
    repositories {
        google()
        jcenter()
        mavenCentral()
    }
}

然后在自定义的Application中调用以下代码就可以了。

public class MyApplication extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        if (LeakCanary.isInAnalyzerProcess(this)) {
            return;
        }
        LeakCanary.install(this);
        //正常初始化代码
    }
}

好了，完事。然后我们写一个内存泄露的例子，来测试一下:

public class MainActivity extends Activity {
    public static Context sContext;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        sContext = this;
    }
}

例子够简单了吧，运行起来，然后退出Activity。

如果检测到有内存泄漏，通知栏会有提示，如下图；如果没有内存泄漏，则没有提示。

点击通知栏或者点击Leaks那个图标，可以得到内存泄露的信息，如下图所示，然后就可以知道是哪里出现了内存泄漏。


3.3 Memory Profiler

Memory Profiler 是 Android Profiler 中的一个组件，可以帮助你分析应用卡顿，崩溃和内存泄露等等问题。

打开 Memory Profiler后即可看到一个类似下图的视图。

上面的红色数字含义如下：

1.用于强制执行垃圾回收事件的按钮。
2.用于捕获堆转储的按钮。
3.用于记录内存分配情况的按钮。 此按钮仅在连接至运行 Android 7.1 或更低版本的设备时才会显示。
4.用于放大/缩小/还原时间线的按钮。
5.用于跳转至实时内存数据的按钮。
6.Event 时间线，其显示 Activity 状态、用户输入 Event 和屏幕旋转 Event。
7.内存使用量时间线，其包含以下内容：

  • 一个显示每个内存类别使用多少内存的堆叠图表，如左侧的 y 轴以及顶部的彩色键所示。
  • 虚线表示分配的对象数，如右侧的 y 轴所示。
  • 用于表示每个垃圾回收事件的图标。

如何使用Memory Profiler分析内存泄露呢？按以下步骤来即可：
1.使用Memory Profiler监听要分析的应用进程
2.旋转几次要分析的Activity。（这是因为旋转Activity后会重新创建）
3.点击捕获堆转储按钮去捕获堆转储
4.在捕获结果中搜索要分析的类。（这里是MainActivity）
5.点击要分析的类，右边会显示这个类创建对象的数量。

如下图所示：

可以看到，这里创建了多个MainActivity，毫无疑问，这里内存泄露了。

关于Memory Profiler的更多使用细节，可以查看官方文档：使用 Memory Profiler 查看 Java 堆和内存分配。

使用Memory Profiler分析内存的技巧：

使用 Memory Profiler 时，您应对应用代码施加压力并尝试强制内存泄漏。 在应用中引发内存泄漏的一种方式是，先让其运行一段时间，然后再检查堆。泄漏在堆中可能逐渐汇聚到分配顶部。 不过，泄漏越小，您越需要运行更长时间的应用才能看到泄漏。

您还可以通过以下方式之一触发内存泄漏：

  1. 将设备从纵向旋转为横向，然后在不同的 Activity 状态下反复操作多次。 旋转设备经常会导致应用泄漏 Activity、Context 或 View 对象，因为系统会重新创建Activity，而如果您的应用在其他地方保持对这些对象之一的引用，系统将无法对其进行垃圾回收。

  2. 处于不同的 Activity 状态时，在您的应用与另一个应用之间切换（导航到主屏幕，然后返回到您的应用）。

3.4 MAT(Memory Analysis Tools)

一个Eclipse的Java Heap内存分析工具,使用Android Studio进行开发的需要另外单独下载它。关于MAT的使用，可以查看《Android开发艺术探索》上面的介绍，也可以网上查看相关资料。这里就不细说了。

3.5 Memory Monitor、Allocation Tracker和Heap Dump

Memory Monitor和Heap Dump可以用来观察内存的使用情况，Allocation Tracker则可以用来来跟踪内存分配的情况。

这三款工具都是位于Android Device Monitor。但是在Android Studio 3.0之后，Android Device Monitor已经不集成到Android Studio中了。虽然我们还可以单独打开Android Device Monitor来使用，但其实Android Studio 3.0之后提供的Memory Profiler等功能足于能够替代它。所以，这里也就不多说了，有兴趣的可以自行查找资料去了解。

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