新年事後獻上關於Android內存泄漏的種種總結

時間 2020-02-07

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Android 內存泄漏總結

內存管理的目的就是讓咱們在開發中怎麼有效的避免咱們的應用出現內存泄漏的問題。內存泄漏你們都不陌生了，簡單粗俗的講，就是該被釋放的對象沒有釋放，一直被某個或某些實例所持有卻再也不被使用致使 GC 不能回收我會從 java 內存泄漏的基礎知識開始，並經過具體例子來講明 Android 引發內存泄漏的各類緣由，以及如何利用工具來分析應用內存泄漏，最後再作總結。篇幅有些長，你們能夠分幾節來看！
java

（順手留下GitHub連接，須要獲取相關面試等內容的能夠本身去找）
https://github.com/xiangjiana/Android-MS
(VX：mm14525201314)android

Java 內存分配策略

Java 程序運行時的內存分配策略有三種,分別是靜態分配,棧式分配,和堆式分配，對應的，三種存儲策略使用的內存空間主要分別是靜態存儲區（也稱方法區）、棧區和堆區。git

靜態存儲區（方法區）： 主要存放靜態數據、全局 static 數據和常量。這塊內存在程序編譯時就已經分配好，而且在程序整個運行期間都存在。
棧區：當方法被執行時，方法體內的局部變量都在棧上建立，並在方法執行結束時這些局部變量所持有的內存將會自動被釋放。由於棧內存分配運算內置於處理器的指令集中，效率很高，可是分配的內存容量有限。
堆區： 又稱動態內存分配，一般就是指在程序運行時直接 new 出來的內存。這部份內存在不使用時將會由 Java 垃圾回收器來負責回收。

棧與堆的區別：

在方法體內定義的（局部變量）一些基本類型的變量和對象的引用變量都是在方法的棧內存中分配的。當在一段方法塊中定義一個變量時，Java 就會在棧中爲該變量分配內存空間，當超過該變量的做用域後，該變量也就無效了，分配給它的內存空間也將被釋放掉，該內存空間能夠被從新使用。程序員

堆內存用來存放全部由 new 建立的對象（包括該對象其中的全部成員變量）和數組。在堆中分配的內存，將由 Java 垃圾回收器來自動管理。在堆中產生了一個數組或者對象後，還能夠在棧中定義一個特殊的變量，這個變量的取值等於數組或者對象在堆內存中的首地址，這個特殊的變量就是咱們上面說的引用變量。咱們能夠經過這個引用變量來訪問堆中的對象或者數組。github

舉個例子:面試

public class Sample() { 
        int s1 = 0; 
        Sample mSample1 = new Sample(); 

        public void method() { 
              int s2 = 1; 
              Sample mSample2 = new Sample();
        } 
  }

  Sample mSample3 = new Sample();

Sample 類的局部變量 s2 和引用變量 mSample2 都是存在於棧中，但 mSample2 指向的對象是存在於堆上的。 mSample3 指向的對象實體存放在堆上，包括這個對象的全部成員變量 s1 和 mSample1，而它本身存在於棧中。算法

結論：
局部變量的基本數據類型和引用存儲於棧中，引用的對象實體存儲於堆中。—— 因爲它們屬於方法中的變量，生命週期隨方法而結束。api

成員變量所有存儲於堆中（包括基本數據類型，引用和引用的對象實體）—— 由於它們屬於類，類對象終究是要被new出來使用的。數組

瞭解了 Java 的內存分配以後，咱們再來看看 Java 是怎麼管理內存的。緩存

Java是如何管理內存

Java的內存管理就是對象的分配和釋放問題。在 Java 中，程序員須要經過關鍵字 new 爲每一個對象申請內存空間 (基本類型除外)，全部的對象都在堆 (Heap)中分配空間。另外，對象的釋放是由 GC 決定和執行的。在 Java 中，內存的分配是由程序完成的，而內存的釋放是由 GC 完成的，這種收支兩條線的方法確實簡化了程序員的工做。但同時，它也加劇了JVM的工做。這也是 Java 程序運行速度較慢的緣由之一。由於，GC 爲了可以正確釋放對象，GC 必須監控每個對象的運行狀態，包括對象的申請、引用、被引用、賦值等，GC 都須要進行監控。

監視對象狀態是爲了更加準確地、及時地釋放對象，而釋放對象的根本原則就是該對象再也不被引用。

爲了更好理解 GC 的工做原理，咱們能夠將對象考慮爲有向圖的頂點，將引用關係考慮爲圖的有向邊，有向邊從引用者指向被引對象。另外，每一個線程對象能夠做爲一個圖的起始頂點，例如大多程序從 main 進程開始執行，那麼該圖就是以 main 進程頂點開始的一棵根樹。在這個有向圖中，根頂點可達的對象都是有效對象， GC將不回收這些對象。若是某個對象 (連通子圖)與這個根頂點不可達(注意，該圖爲有向圖)，那麼咱們認爲這個(這些)對象再也不被引用，能夠被 GC 回收。如下，我們舉一個例子說明如何用有向圖表示內存管理。對於程序的每個時刻，咱們都有一個有向圖表示JVM的內存分配狀況。如下右圖，就是左邊程序運行到第6行的示意圖。

Java使用有向圖的方式進行內存管理，能夠消除引用循環的問題，例若有三個對象，相互引用，只要它們和根進程不可達的，那麼GC也是能夠回收它們的。這種方式的優勢是管理內存的精度很高，可是效率較低。另一種經常使用的內存管理技術是使用計數器，例如COM模型採用計數器方式管理構件，它與有向圖相比，精度行低(很難處理循環引用的問題)，但執行效率很高。

什麼是Java中的內存泄露

在Java中，內存泄漏就是存在一些被分配的對象，這些對象有下面兩個特色，首先，這些對象是可達的，即在有向圖中，存在通路能夠與其相連；其次，這些對象是無用的，即程序之後不會再使用這些對象。若是對象知足這兩個條件，這些對象就能夠斷定爲Java中的內存泄漏，這些對象不會被GC所回收，然而它卻佔用內存

在C++中，內存泄漏的範圍更大一些。有些對象被分配了內存空間，而後卻不可達，因爲C++中沒有GC，這些內存將永遠收不回來。在Java中，這些不可達的對象都由GC負責回收，所以程序員不須要考慮這部分的內存泄露。

經過分析，咱們得知，對於C++，程序員須要本身管理邊和頂點，而對於Java程序員只須要管理邊就能夠了(不須要管理頂點的釋放)。經過這種方式，Java提升了編程的效率。

所以，經過以上分析，咱們知道在Java中也有內存泄漏，但範圍比C++要小一些。由於Java從語言上保證，任何對象都是可達的，全部的不可達對象都由GC管理。

對於程序員來講，GC基本是透明的，不可見的。雖然，咱們只有幾個函數能夠訪問GC，例如運行GC的函數System.gc()，可是根據Java語言規範定義，該函數不保證JVM的垃圾收集器必定會執行。由於，不一樣的JVM實現者可能使用不一樣的算法管理GC。一般，GC的線程的優先級別較低。JVM調用GC的策略也有不少種，有的是內存使用到達必定程度時，GC纔開始工做，也有定時執行的，有的是平緩執行GC，有的是中斷式執行GC。但一般來講，咱們不須要關心這些。除非在一些特定的場合，GC的執行影響應用程序的性能，例如對於基於Web的實時系統，如網絡遊戲等，用戶不但願GC忽然中斷應用程序執行而進行垃圾回收，那麼咱們須要調整GC的參數，讓GC可以經過平緩的方式釋放內存，例如將垃圾回收分解爲一系列的小步驟執行，Sun提供的HotSpot JVM就支持這一特性。

一樣給出一個 Java 內存泄漏的典型例子:

Vector v = new Vector(10); 
  for (int i = 1; i < 100; i++) { 
        Object o = new Object(); 
        v.add(o); 
        o = null; 
  }

在這個例子中，咱們循環申請Object對象，並將所申請的對象放入一個 Vector 中，若是咱們僅僅釋放引用自己，那麼 Vector 仍然引用該對象，因此這個對象對 GC 來講是不可回收的。所以，若是對象加入到Vector 後，還必須從Vector 中刪除，最簡單的方法就是將 Vector 對象設置爲 null。

Android中常見的內存泄漏彙總

集合類泄漏
集合類若是僅僅有添加元素的方法，而沒有相應的刪除機制，致使內存被佔用。若是這個集合類是全局性的變量 (好比類中的靜態屬性，全局性的 map 等即有靜態引用或 final 一直指向它)，那麼沒有相應的刪除機制，極可能致使集合所佔用的內存只增不減。好比上面的典型例子就是其中一種狀況，固然實際上咱們在項目中確定不會寫這麼 2B 的代碼，但稍不注意仍是很容易出現這種狀況，好比咱們都喜歡經過 HashMap 作一些緩存之類的事，這種狀況就要多留一些心眼。
單例形成的內存泄漏
因爲單例的靜態特性使得其生命週期跟應用的生命週期同樣長，因此若是使用不恰當的話，很容易形成內存泄漏。好比下面一個典型的例子，
```
public class AppManager { 
  private static AppManager instance; 
  private Context context; 
  private AppManager(Context context) { 
  this.context = context; 
  }
  public static AppManager getInstance(Context context) { 
     if (instance == null) { 
     instance = new AppManager(context); 
     }
     return instance; 
 } 
}
```
這是一個普通的單例模式，當建立這個單例的時候，因爲須要傳入一個Context，因此這個Context的生命週期的長短相當重要：

一、若是此時傳入的是 Application 的 Context，由於 Application 的生命週期就是整個應用的生命週期，因此這將沒有任何問題。
二、若是此時傳入的是 Activity 的 Context，當這個 Context 所對應的 Activity 退出時，因爲該 Context 的引用被單例對象所持有，其生命週期等於整個應用程序的生命週期，因此當前Activity 退出時它的內存並不會被回收，這就形成泄漏了。

正確的方式應該改成下面這種方式：

public class AppManager { 
      private static AppManager instance; 
      private Context context; 
      private AppManager(Context context) { 
         this.context = context.getApplicationContext();// 使用Applica tion 的context 
      }
      public static AppManager getInstance(Context context) { 
        if (instance == null) { 
           instance = new AppManager(context); }return instance; 
      }
   }

或者這樣寫，連 Context 都不用傳進來了：

在你的 Application 中添加一個靜態方法，getContext() 返回 Application 的 context，
  ... 
  context = getApplicationContext(); 
  ...
     /**
        * 獲取全局的context 
        * @return 返回全局context對象 
        */ 
     public static Context getContext(){
         return context; 
     } 
  public class AppManager { 
    private static AppManager instance; 
    private Context context; 
    private AppManager() { 
      this.context = MyApplication.getContext();// 使用Application 的context 
    }
    public static AppManager getInstance() { 
      if (instance == null) { 
        instance = new AppManager(); 
    }
    return instance; 
    } 
  }

匿名內部類/非靜態內部類和異步線程
- 非靜態內部類建立靜態實例形成的內存泄漏
有的時候咱們可能會在啓動頻繁的Activity中，爲了不重複建立相同的數據資源，可能會出現這種寫法：
```
public class MainActivity extends AppCompatActivity { 
private static TestResource mResource = null; 
@Override 
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
  super.onCreate(savedInstanceState); 
  setContentView(R.layout.activity_main); 
  if(mManager == null){ 
    mManager = new TestResource();
  }
  //... 
  } 
class TestResource { 
//... 
} 
}
```
這樣就在Activity內部建立了一個非靜態內部類的單例，每次啓動Activity時都會使用該單例的數據，這樣雖然避免了資源的重複建立，不過這種寫法卻會形成內存泄漏，由於非靜態內部類默認會持有外部類的引用，而該非靜態內部類又建立了一個靜態的實例，該實例的生命週期和應用的同樣長，這就致使了該靜態實例一直會持有該Activity的引用，致使Activity的內存資源不能正常回收。

正確的作法爲：
將該內部類設爲靜態內部類或將該內部類抽取出來封裝成一個單例，若是須要使用 Context，請按照上面推薦的使用Application 的 Context。固然，Application 的 context 不是萬能的，因此也不能隨便亂用，對於有些地方則必須使用 Activity 的 Context，對於Application，Service，Activity三者的Context的應用場景以下：

其中： NO1表示 Application 和 Service 能夠啓動一個 Activity，不過須要建立一個新的 task 任務隊列。而對於 Dialog 而言，只有在 Activity 中才能建立
- 匿名內部類
android開發常常會繼承實現Activity/Fragment/View，此時若是你使用了匿名類，並被異步線程持有了，那要當心了，若是沒有任何措施這樣必定會致使泄露

public class MainActivity extends Activity { 
    ... 
    Runnable ref1 = new MyRunable(); 
    Runnable ref2 = new Runnable() { 
        @Override 
        public void run() { 
        } 
    };
      ... 
  }

ref1和ref2的區別是，ref2使用了匿名內部類。咱們來看看運行時這兩個引用的內存：

能夠看到，ref1沒什麼特別的。但ref2這個匿名類的實現對象裏面多了一個引用：
this$0這個引用指向MainActivity.this，也就是說當前的MainActivity實例會被ref2持有，若是將這個引用再傳入一個異步線程，此線程和此Acitivity生命週期不一致的時候，就形成了Activity的泄露。

Handler 形成的內存泄漏
Handler 的使用形成的內存泄漏問題應該說是最爲常見了，不少時候咱們爲了避免 ANR 而不在主線程進行耗時操做，在處理網絡任務或者封裝一些請求回調等api都藉助Handler來處理，但 Handler不是萬能的，對於 Handler 的使用代碼編寫一不規範即有可能形成內存泄漏。另外咱們知道 Handler、 Message 和 MessageQueue都是相互關聯在一塊兒的，萬一 Handler 發送的 Message 還沒有被處理，則該 Message 及發送它的 Handler 對象將被線程MessageQueue 一直持有。因爲 Handler 屬於TLS(Thread Local Storage) 變量, 生命週期和 Activity 是不一致的。所以這種實現方式通常很難保證跟 View 或者 Activity 的生命週期保持一致，故很容易致使沒法正確釋放。
舉個例子：
```
public class SampleActivity extends Activity { 
private final Handler mLeakyHandler = new Handler() { 
  @Override 
  public void handleMessage(Message msg) { 
    // ... 
  } 
}

@Override 
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
  super.onCreate(savedInstanceState); 

  // Post a message and delay its execution for 10 minutes. 
  mLeakyHandler.postDelayed(new Runnable() { 
    @Override 
    public void run() { /* ... */ } 
  }, 1000 * 60 * 10); 
 // Go back to the previous Activity. 
 finish(); 
} 
}
```
在該 SampleActivity中聲明瞭一個延遲10分鐘執行的消息 Message， mLeakyHandler 將其 push 進了消息隊列 MessageQueue 裏。當該 Activity 被 finish() 掉時，延遲執行任務的 Message 還會繼續存在於主線程中，它持有該 Activity 的 Handler 引用，因此此時 finish() 掉的 Activity 就不會被回收了從而形成內存泄漏（因 Handler 爲非靜態內部類，它會持有外部類的引用，在這裏就是指 SampleActivity）。

修復方法： 在 Activity 中避免使用非靜態內部類，好比上面咱們將 Handler 聲明爲靜態的，則其存活期跟 Activity 的生命週期就無關了。同時經過弱引用的方式引入 Activity，避免直接將 Activity 做爲 context 傳進去,代碼省略....
綜述，即推薦使用靜態內部類 + WeakReference 這種方式。每次使用前注意判空。前面提到了 WeakReference，因此這裏就簡單的說一下 Java 對象的幾種引用類型。Java對引用的分類有 Strong reference,SoftReference, WeakReference, PhatomReference 四種。

未完待續....
（順手留下GitHub連接，須要獲取相關面試等內容的能夠本身去找）
https://github.com/xiangjiana/Android-MS
(VX：mm14525201314)