Android内存泄漏定位、分析、解决全方案

2021-07-29 04:18:54

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为什么会发生内存泄漏

内存空间使用完毕之后未回收, 会导致内存泄漏。有人会问：Java不是有垃圾自动回收机制么？不幸的是，在Java中仍存在很多容易导致内存泄漏的逻辑(logical leak)。虽然垃圾回收器会帮我们干掉大部分无用的内存空间，但是对于还保持着引用，但逻辑上已经不会再用到的对象，垃圾回收器不会回收它们。

例如

忘记释放分配的内存的。（Cursor忘记关闭等）。
应用不再需要这个对象，未释放该对象的所有引用。
强引用持有的对象，垃圾回收器是无法在内存中回收这个对象。
持有对象生命周期过长，导致无法回收。

Java判断无效对象的原理

Android内存回收管理策略图：

图中的每个圆节点代表对象的内存资源，箭头代表可达路径。当圆节点与 GC Roots 存在可达路径时，表示当前资源正被引用，虚拟机是无法对其进行回收的（如图中的黄色节点）。反过来，如果圆节点与 GC Roots 不存在可达路径，则意味着这块对象的内存资源不再被程序引用，系统虚拟机可以在 GC 过程中将其回收掉。

从定义上讲，Android（Java）平台的内存泄漏是指没有用的对象资源任与GC-Root保持可达路径，导致系统无法进行回收。

内存泄漏带来的危害

用户对单次的内存泄漏并没有什么感知，但当泄漏积累到内存都被消耗完，就会导致卡顿，崩溃。
内存泄露是内存溢出OOM的重要原因之一，会导致Crash

Android中常见的可能发生内存泄漏的地方

1.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，一旦泄漏了Context，也意味泄漏它指向的所有对象。

造成Activity泄漏的常见原因：

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; //这种代码要避免

单例中保存Activity
在单例模式中，如果Activity经常被用到，那么在内存中保存一个Activity实例是很实用的。但是由于单例的生命周期是应用程序的生命周期，这样会强制延长Activity的生命周期，这是相当危险而且不必要的，无论如何都不能在单例子中保存类似Activity的对象。

举例：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Context mContext;
    private Singleton(Context context){
        this.mContext = context;
    }

    public static Singleton getInstance(Context context){
        if (instance == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton(context);
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

在调用Singleton的getInstance()方法时传入了Activity。那么当instance没有释放时，这个Activity会一直存在。因此造成内存泄露。
解决方法:

可以将new Singleton(context)改为new Singleton(context.getApplicationContext())即可，这样便和传入的Activity没关系了。

Static Views
同理，静态的View也是不建议的
Inner Classes
内部类的优势可以提高可读性和封装性，而且可以访问外部类，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。例如在内部类中持有Activity对象

解决方法：

1.将内部类变成静态内部类;

2.如果有强引用Activity中的属性，则将该属性的引用方式改为弱引用;
3.在业务允许的情况下，当Activity执行onDestory时，结束这些耗时任务;

例如：
发生内存泄漏的代码：

public class LeakAct extends Activity {  
     @Override
     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {    
         super.onCreate(savedInstanceState);
         setContentView(R.layout.aty_leak);
         test();
     } 
     //这儿发生泄漏    
     public void test() {    
         new Thread(new Runnable() {      
             @Override
             public void run() {        
                 while (true) {          
                     try {
                         Thread.sleep(1000);
                     } catch (InterruptedException e) {
                         e.printStackTrace();
                     }
                 }
             }
         }).start();
     }
 }

解决方法：

public class LeakAct extends Activity {  
     @Override
     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {    
         super.onCreate(savedInstanceState);
         setContentView(R.layout.aty_leak);
         test();
     }  
     //加上static，变成静态匿名内部类
     public static void test() {    
         new Thread(new Runnable() {     
             @Override
             public void run() {        
                 while (true) {          
                     try {
                         Thread.sleep(1000);
                     } catch (InterruptedException e) {
                         e.printStackTrace();
                     }
                 }
             }
         }).start();
     }
 }

Anonymous Classes
匿名类也维护了外部类的引用。当你在匿名类中执行耗时任务，如果用户退出，会导致匿名类持有的Activity实例就不会被垃圾回收器回收，直到异步任务结束。

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Handler
handler中，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。

解决方法：

1.可以把Handler类放在单独的类文件中，或者使用静态内部类便可以避免泄露;
2.如果想在Handler内部去调用所在的Activity,那么可以在handler内部使用弱引用的方式去指向所在Activity.使用Static + WeakReference的方式来达到断开Handler与Activity之间存在引用关系的目的.
3.在界面销毁是，释放handler资源

@Override
 protected void doOnDestroy() {        
     super.doOnDestroy();        
     if (mHandler != null) {
         mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
     }
     mHandler = null;
     mRenderCallback = null;
 }

同样还有其他匿名类实例，如TimerTask、Threads等，执行耗时任务持有Activity的引用，都可能导致内存泄漏。

线程产生内存泄露的主要原因在于线程生命周期的不可控。如果我们的线程是Activity的内部类，所以MyThread中保存了Activity的一个引用，当MyThread的run函数没有结束时，MyThread是不会被销毁的，因此它所引用的老的Activity也不会被销毁，因此就出现了内存泄露的问题。

要解决Activity的长期持有造成的内存泄漏，可以通过以下方法：

传入Application 的 Context，因为 Application 的生命周期就是整个应用的生命周期，所以这将没有任何问题。
如果此时传入的是 Activity 的 Context，当这个 Context 所对应的 Activity 退出时，主动结束执行的任务，并释放Activity资源。
将线程的内部类，改为静态内部类。
因为非静态内部类会自动持有一个所属类的实例，如果所属类的实例已经结束生命周期，但内部类的方法仍在执行，就会hold其主体（引用）。也就使主体不能被释放，亦即内存泄露。静态类编译后和非内部类是一样的，有自己独立的类名。不会悄悄引用所属类的实例，所以就不容易泄露。
如果需要引用Acitivity，使用弱引用。
谨慎对context使用static关键字。

2.Bitmap没调用recycle()

Bitmap对象在不使用时,我们应该先调用recycle()释放内存，然后才设置为null.

3.集合中对象没清理造成的内存泄露

我们通常把一些对象的引用加入到了集合中，当我们不需要该对象时，并没有把它的引用从集合中清理掉，这样这个集合就会越来越大。如果这个集合是static的话，那情况就更严重了。
解决方案：

在Activity退出之前，将集合里的东西clear，然后置为null，再退出程序。

4.注册没取消造成的内存泄露

这种Android的内存泄露比纯Java的内存泄漏还要严重，因为其他一些Android程序可能引用系统的Android程序的对象（比如注册机制）。即使Android程序已经结束了，但是别的应用程序仍然还有对Android程序的某个对象的引用，泄漏的内存依然不能被垃圾回收。
解决方案：

1.使用ApplicationContext代替ActivityContext;
2.在Activity执行onDestory时，调用反注册;

5.资源对象没关闭造成的内存泄露

资源性对象比如（Cursor，File文件等）往往都用了一些缓冲，我们在不使用的时候，应该及时关闭它们，以便它们的缓冲及时回收内存。而不是等待GC来处理。

6.占用内存较多的对象(图片过大)造成内存溢出

因为Bitmap占用的内存实在是太多了，特别是分辨率大的图片，如果要显示多张那问题就更显著了。Android分配给Bitmap的大小只有8M.
解决方法：

1.等比例缩小图片

BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options(); 
options.inSampleSize = 2;//图片宽高都为原来的二分之一，即图片为原来的四分之一

2.对图片采用软引用，及时地进行recycle()操作

//软引用
 SoftReference<Bitmap> bitmap = new SoftReference<Bitmap>(pBitmap); 
//回收操作
 if(bitmap != null) {  
       if(bitmap.get() != null && !bitmap.get().isRecycled()){ 
           bitmap.get().recycle(); 
           bitmap = null;  
       } 
}

7.WebView内存泄露（影响较大）

解决方案:

用新的进程起含有WebView的Activity,并且在该Activity 的onDestory() 最后加上 System.exit(0); 杀死当前进程。

检测内存泄漏的方法

1.使用 静态代码分析工具-Lint 检查内存泄漏

Lint 是 Android Studio 自带的工具，使用姿势很简单 Analyze -> Inspect Code 然后选择想要扫面的区域即可

对可能引起泄漏的编码，Lint 都会进行温馨提示：

2.LeakCanary 工具

Square 公司出品的内存分析工具，官方地址如下：https://github.com/square/leakcanary/
LeakCanary 需要在项目代码中集成，不过代码也非常简单，如下的官方示例：

在你的 build.gradle:

dependencies {
 debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:1.6.3'
 releaseImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android-no-op:1.6.3'
 // Optional, if you use support library fragments:
 debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-support-fragment:1.6.3'
}

在 Application 类：

public class ExampleApplication extends Application {

  @Override public void onCreate() {
    super.onCreate();
    if (LeakCanary.isInAnalyzerProcess(this)) {
      // This process is dedicated to LeakCanary for heap analysis.
      // You should not init your app in this process.
      return;
    }
    LeakCanary.install(this);
    // Normal app init code...
  }
}

当内存泄漏发生时，LeakCanary 会弹窗提示并生成对应的堆存储信息记录

-3.Android Monitor

开Android Studio，编译代码，在模拟器或者真机上运行App，然后点击

，在Android Monitor下点击Monitor对应的Tab，进入如下界面

在Memory一栏中，可以观察不同时间App内存的动态使用情况，点击

可以手动触发GC，点击

可以进入HPROF Viewer界面，查看Java的Heap，如下图

Reference Tree代表指向该实例的引用，可以从这里面查看内存泄漏的原因，Shallow Size指的是该对象本身占用内存的大小，Retained Size代表该对象被释放后，垃圾回收器能回收的内存总和。

扩展知识

四种引用类型的介绍

强引用(StrongReference)：JVM 宁可抛出 OOM ，也不会让 GC 回收具有强引用的对象；
软引用(SoftReference)：只有在内存空间不足时，才会被回的对象；
弱引用(WeakReference)：在 GC 时，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存；
虚引用(PhantomReference)：任何时候都可以被GC回收，当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否存在该对象的虚引用，来了解这个对象是否将要被回收。可以用来作为GC回收Object的标志。

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1.在Android开发中，最容易引发的内存泄漏问题的是Context。

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要解决Activity的长期持有造成的内存泄漏，可以通过以下方法：

2.Bitmap没调用recycle()

3.集合中对象没清理造成的内存泄露

4.注册没取消造成的内存泄露

5.资源对象没关闭造成的内存泄露

6.占用内存较多的对象(图片过大)造成内存溢出

7.WebView内存泄露（影响较大）

检测内存泄漏的方法

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四种引用类型的介绍

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