在 Android 中,内存泄露的现象十分常见;而内存泄露导致的后果会使得应用 Crash
本文 全面介绍了内存泄露的本质,原因 & 解决方案,最终提供一些常见的内存泄露分析工具,希望你们会喜欢.
目录
1. 简介
即
ML (Memory Leak)
指 程序在申请内存后,当该内存不需再使用 但 却无法被释放 & 归还给 程序的现象
2. 对应用程序的影响
容易使得应用程序发生内存溢出,即 OOM
内存溢出 简介:
3. 发生内存泄露的本质原因
具体描述
特别注意 从机制上的角度来说,由于 Java 存在垃圾回收机制(GC),理应不存在内存泄露;出现内存泄露的原因仅仅是外部人为原因 = 无意识地持有对象引用,使得 持有引用者的生命周期 > 被引用者的生命周期
4. 基础知识:Java 管理内存的方式
Java 的内存管理 = 对象 / 变量的内存分配 + 内存释放
对象 / 变量的内存分配 由程序 负责
对象 / 变量的内存释放 由 Java 垃圾回收器(GC) / 帧栈 负责
下面,将详细讲解内存分配 & 内存释放策略
4.1 内存分配策略
共有 3 种:静态分配,栈式分配, & 堆式分配,分别面向静态变量,局部变量 & 对象实例
具体介绍如下
注:用 1 个实例讲解 内存分配
public class Sample {
int s1 = 0;
Sample mSample1 = new Sample();
// 方法中的局部变量s2,mSample2存放在 栈内存
// 变量mSample2所指向的对象实例存放在 堆内存
// 该实例的成员变量s1,mSample1也存放在栈中
public void method() {
int s2 = 0;
Sample mSample2 = new Sample();
}
}
// 变量mSample3所指向的对象实例存放在堆内存
// 该实例的成员变量s1,mSample1也存放在栈中
Sample mSample3 = new Sample();
4.2 内存释放策略
此处主要讲解对象分配(即堆式分配)的内存释放策略 = Java 垃圾回收器(GC)
由于静态分配不需释放,栈式分配仅 通过帧栈自动出,入栈,较简单,故不详细描述
Java 垃圾回收器(GC)的内存释放 = 垃圾回收算法,主要包括:
具体介绍如下
5. 常见的内存泄露原因 & 解决方案
5.1 集合类
内存泄露原因 集合类 添加元素后,仍引用着 集合元素对象,导致该集合元素对象不可被回收,从而 导致内存泄漏
实例演示
// 通过 循环申请Object 对象 & 将申请的对象逐个放入到集合List
List<Object> objectList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Object o = new Object();
objectList.add(o);
o = null;
}
// 虽释放了集合元素引用的本身:o=null)
// 但集合List 仍然引用该对象,故垃圾回收器GC 依然不可回收该对象
解决方案 集合类 添加集合元素对象 后,在使用后必须从集合中删除
由于 1 个集合中有许多元素,故最简单的方法 = 清空集合对象 & 设置为 null
// 释放objectList
objectList.clear();
objectList = null;
5.2 Static 关键字修饰的成员变量
储备知识 被 Static 关键字修饰的成员变量的生命周期 = 应用程序的生命周期
泄露原因 若使被 Static 关键字修饰的成员变量 引用耗费资源过多的实例(如 Context),则容易出现该成员变量的生命周期 > 引用实例生命周期的情况,当引用实例需结束生命周期销毁时,会因静态变量的持有而无法被回收,从而出现内存泄露
实例讲解
public class ClassName {
// 定义1个静态变量
private static Context mContext;
//...
// 引用的是Activity的context
mContext = context;
// 当Activity需销毁时,由于mContext = 静态 & 生命周期 = 应用程序的生命周期,故 Activity无法被回收,从而出现内存泄露
}
解决方案
尽量避免 Static 成员变量引用资源耗费过多的实例(如 Context)
若需引用 Context,则尽量使用 Applicaiton 的 Context
使用 弱引用(WeakReference) 代替 强引用 持有实例
注:静态成员变量有个非常典型的例子 = 单例模式
储备知识 单例模式 由于其静态特性,其生命周期的长度 = 应用程序的生命周期
泄露原因 若 1 个对象已不需再使用 而单例对象还持有该对象的引用,那么该对象将不能被正常回收 从而 导致内存泄漏
实例演示
// 创建单例时,需传入一个Context
// 若传入的是Activity的Context,此时单例 则持有该Activity的引用
// 由于单例一直持有该Activity的引用(直到整个应用生命周期结束),即使该Activity退出,该Activity的内存也不会被回收
// 特别是一些庞大的Activity,此处非常容易导致OOM
public class SingleInstanceClass {
private static SingleInstanceClass instance;
private Context mContext;
private SingleInstanceClass(Context context) {
this.mContext = context; // 传递的是Activity的context
}
public SingleInstanceClass getInstance(Context context) {
if (instance == null) {
instance = new SingleInstanceClass(context);
}
return instance;
}
}
解决方案 单例模式引用的对象的生命周期 = 应用的生命周期
如上述实例,应传递 Application 的 Context,因 Application 的生命周期 = 整个应用的生命周期
public class SingleInstanceClass {
private static SingleInstanceClass instance;
private Context mContext;
private SingleInstanceClass(Context context) {
this.mContext = context.getApplicationContext(); // 传递的是Application 的context
}
public SingleInstanceClass getInstance(Context context) {
if (instance == null) {
instance = new SingleInstanceClass(context);
}
return instance;
}
}
5.3 非静态内部类 / 匿名类
储备知识 非静态内部类 / 匿名类 默认持有 外部类的引用;而静态内部类则不会
常见情况 3 种,分别是:非静态内部类的实例 = 静态,多线程,消息传递机制(Handler)
5.3.1 非静态内部类的实例 = 静态
泄露原因 若 非静态内部类所创建的实例 = 静态(其生命周期 = 应用的生命周期),会因 非静态内部类默认持有外部类的引用 而导致外部类无法释放,最终 造成内存泄露
即 外部类中 持有 非静态内部类的静态对象
实例演示
// 背景:
a. 在启动频繁的Activity中,为了避免重复创建相同的数据资源,会在Activity内部创建一个非静态内部类的单例
b. 每次启动Activity时都会使用该单例的数据
public class TestActivity extends AppCompatActivity {
// 非静态内部类的实例的引用
// 注:设置为静态
public static InnerClass innerClass = null;@Override protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
// 保证非静态内部类的实例只有1个
if (innerClass == null) innerClass = new InnerClass();
}
// 非静态内部类的定义
private class InnerClass {
//...
}
}
// 造成内存泄露的原因:
// a. 当TestActivity销毁时,因非静态内部类单例的引用(innerClass)的生命周期 = 应用App的生命周期,持有外部类TestActivity的引用
// b. 故 TestActivity无法被GC回收,从而导致内存泄漏
解决方案
将非静态内部类设置为:静态内部类(静态内部类默认不持有外部类的引用)
该内部类抽取出来封装成一个单例
尽量 避免 非静态内部类所创建的实例 = 静态
若需使用 Context,建议使用 Application 的 Context
5.3.2 多线程:AsyncTask,实现 Runnable 接口,继承 Thread 类
储备知识 多线程的使用方法 = 非静态内部类 / 匿名类;即 线程类 属于 非静态内部类 / 匿名类
泄露原因 当 工作线程正在处理任务 & 外部类需销毁时, 由于 工作线程实例 持有外部类引用,将使得外部类无法被垃圾回收器(GC)回收,从而造成 内存泄露
多线程主要使用的是:AsyncTask,实现 Runnable 接口 & 继承 Thread 类
前 3 者内存泄露的原理相同,此处主要以继承 Thread 类 为例说明
实例演示
/**
* 方式1:新建Thread子类(内部类)
*/
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
public static final String TAG = "carson:";@Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// 通过创建的内部类 实现多线程
new MyThread().start();
}
// 自定义的Thread子类
private class MyThread extends Thread {@Override public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);
Log.d(TAG, "执行了多线程");
} catch(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 方式2:匿名Thread内部类
*/
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
public static final String TAG = "carson:";@Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// 通过匿名内部类 实现多线程
new Thread() {@Override public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);
Log.d(TAG, "执行了多线程");
} catch(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}.start();
}
}
/**
* 分析:内存泄露原因
*/
// 工作线程Thread类属于非静态内部类 / 匿名内部类,运行时默认持有外部类的引用
// 当工作线程运行时,若外部类MainActivity需销毁
// 由于此时工作线程类实例持有外部类的引用,将使得外部类无法被垃圾回收器(GC)回收,从而造成 内存泄露
解决方案 从上面可看出,造成内存泄露的原因有 2 个关键条件:
存在 "工作线程实例 持有外部类引用" 的引用关系
工作线程实例的生命周期 > 外部类的生命周期,即工作线程仍在运行 而 外部类需销毁
解决方案的思路 = 使得上述任 1 条件不成立 即可.
// 共有2个解决方案:静态内部类 & 当外部类结束生命周期时,强制结束线程
// 具体描述如下
/**
* 解决方式1:静态内部类
* 原理:静态内部类 不默认持有外部类的引用,从而使得 "工作线程实例 持有 外部类引用" 的引用关系 不复存在
* 具体实现:将Thread的子类设置成 静态内部类
*/
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
public static final String TAG = "carson:";@Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// 通过创建的内部类 实现多线程
new MyThread().start();
}
// 分析1:自定义Thread子类
// 设置为:静态内部类
private static class MyThread extends Thread {@Override public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);
Log.d(TAG, "执行了多线程");
} catch(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 解决方案2:当外部类结束生命周期时,强制结束线程
* 原理:使得 工作线程实例的生命周期 与 外部类的生命周期 同步
* 具体实现:当 外部类(此处以Activity为例) 结束生命周期时(此时系统会调用onDestroy()),强制结束线程(调用stop())
*/
@Override protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
Thread.stop();
// 外部类Activity生命周期结束时,强制结束线程
}
5.3.3 消息传递机制:Handler
具体请看文章: Android 内存泄露:详解 Handler 内存泄露的原因
5.4 资源对象使用后未关闭
泄露原因 对于资源的使用(如 广播 BraodcastReceiver,文件流 File,数据库游标 Cursor,图片资源 Bitmap 等),若在 Activity 销毁时无及时关闭 / 注销这些资源,则这些资源将不会被回收,从而造成内存泄漏
解决方案 在 Activity 销毁时 及时关闭 / 注销资源
// 对于 广播BraodcastReceiver:注销注册
unregisterReceiver()
// 对于 文件流File:关闭流
InputStream / OutputStream.close()
// 对于数据库游标cursor:使用后关闭游标
cursor.close()
// 对于 图片资源Bitmap:Android分配给图片的内存只有8M,若1个Bitmap对象占内存较多,当它不再被使用时,应调用recycle()回收此对象的像素所占用的内存;最后再赋为null
Bitmap.recycle();
Bitmap = null;
5.5 其他使用
除了上述 4 种常见情况,还有一些日常的使用会导致内存泄露
主要包括:Context,webView,Adapter,具体介绍如下
5.6 总结
下面,我将用一张图总结 Android 中内存泄露的原因 & 解决方案
6. 内存泄露的分析工具
哪怕完全了解 内存泄露的原因,但难免还是会出现内存泄露的现象
下面将简单介绍内存泄露的分析工具
6.1 具体工具
Android Studio 的 Monitor
Eclipse 的
MAT(Memory Analysis Tools) : http: //www.eclipse.org/mat/
YourKit: https: //www.yourkit.com/
具体使用:http://jiajixin.cn/2015/01/06/memory_leak/
6.2 Android 开源库
LeakCanary( square 出品)
BlockCanary
a. 具体介绍:https://github.com/square/leakcanary b. 具体使用:https://www.liaohuqiu.net/cn/posts/leak-canary/
7. 总结
本文 全面介绍了内存泄露的本质,原因 & 解决方案,希望大家在开发时尽量避免出现内存泄露
下一篇文章我将对讲解 Android 性能优化的相关知识,有兴趣可以继续关注 Carson_Ho 的安卓开发笔记
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来源: https://juejin.im/post/5a652d31518825734108080d