Android的內存泄漏和調試


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一、 Android的內存機制 
Android的程序由Java語言編寫,所以Android的內存管理與Java的內存管理相似。程序員通過new為對象分配內存,所有對象在java堆內分配空間;然而對象的釋放是由垃圾回收器來完成的. 
那么GC怎么能夠確認某一個對象是不是已經被廢棄了呢?Java采用了有向圖的原理。Java將引用關系考慮為圖的有向邊,有向邊從引用者指向引用對象。線程對象可以作為有向圖的起始頂點,該圖就是從起始頂點開始的一棵樹,根頂點可以到達的對象都是有效對象,GC不會回收這些對象。如果某個對象 (連通子圖)與這個根頂點不可達(注意,該圖為有向圖),那么我們認為這個(這些)對象不再被引用,可以被GC回收。 

二、Android的內存溢出 
Android的內存溢出是如何發生的? 
Android的虛擬機是基於寄存器的Dalvik,它的最大堆大小一般是16M,有的機器為24M。因此我們所能利用的內存空間是有限的。如果我們的內存占用超過了一定的水平就會出現OutOfMemory的錯誤。 
為什么會出現內存不夠用的情況呢?我想原因主要有兩個: 
由於我們程序的失誤,長期保持某些資源(如Context)的引用,造成內存泄露,資源造成得不到釋放。 
保存了多個耗用內存過大的對象(如Bitmap),造成內存超出限制。 

三、常見的內存泄漏 
1.萬惡的static 
  static是Java中的一個關鍵字,當用它來修飾成員變量時,那么該變量就屬於該類,而不是該類的實例。所以用static修飾的變量,它的生命周期是很長的,如果用它來引用一些資源耗費過多的實例(Context的情況最多),這時就要謹慎對待了。 

public class ClassName {      
    private static Context mContext;       //省略 
}  
以上的代碼是很危險的,如果將Activity賦值到么mContext的話。那么即使該Activity已經onDestroy,但是由於仍有對象保存它的引用,因此該Activity依然不會被釋放. 

如何才能有效的避免這種引用的發生呢? 
    第一,應該盡量避免static成員變量引用資源耗費過多的實例,比如Context。 
    第二、Context盡量使用Application Context,因為Application的Context的生命周期比較長,引用它不會出現內存泄露的問題。 
    第三、使用WeakReference代替強引用。比如可以使用WeakReference<Context> mContextRef; 

2.線程惹的禍 
線程也是造成內存泄露的一個重要的源頭。線程產生內存泄露的主要原因在於線程生命周期的不可控。我們來考慮下面一段代碼。 
public class MyActivity extends Activity {     
@Override     
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {         
  super.onCreate(savedInstanceState);         
  setContentView(R.layout.main);         
  new MyThread().start();     
}       
private class MyThread extends Thread{         
@Override         
  public void run() {             
  super.run();             
  //do somthing         
}     

}  
    這段代碼很平常也很簡單,是我們經常使用的形式。我們思考一個問題:假設MyThread的run函數是一個很費時的操作,當我們開啟該線程后,將設備的橫屏變為了豎屏,一般情況下當屏幕轉換時會重新創建Activity,按照我們的想法,老的Activity應該會被銷毀才對,然而事實上並非如此。 
    由於我們的線程是Activity的內部類,所以MyThread中保存了Activity的一個引用,當MyThread的run函數沒有結束時,MyThread是不會被銷毀的,因此它所引用的老的Activity也不會被銷毀,因此就出現了內存泄露的問題。 

這種線程導致的內存泄露問題應該如何解決呢? 
    第一、將線程的內部類,改為靜態內部類。 
    第二、在線程內部采用弱引用保存Context引用。 
    
    另外,我們都知道Hanlder是線程與Activity通信的橋梁,我們在開發好多應用中會用到線程,有些人處理不當,會導致當程序結束時,線程並沒有被銷毀,而是一直在后台運行着,當我們重新啟動應用時,又會重新啟動一個線程,周而復始,你啟動應用次數越多,開啟的線程數就越多,你的機器就會變得越慢。 
package com.tutor.thread;  
import android.app.Activity;  
import android.os.Bundle;  
import android.os.Handler;  
import android.util.Log;  
public class ThreadDemo extends Activity {  
    private static final String TAG = "ThreadDemo";  
    private int count = 0;  
    private Handler mHandler =  new Handler();  
      
    private Runnable mRunnable = new Runnable() {  
          
        public void run() {  
            //為了方便 查看,我們用Log打印出來   
            Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " " +count);  
            count++;  
            setTitle("" +count);  
            //每2秒執行一次   
            mHandler.postDelayed(mRunnable, 2000);  
        }  
          
    };  
    @Override  
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
        super.onCreate(savedInstanceState);  
        setContentView(R.layout.main);   
        //通過Handler啟動線程   
        mHandler.post(mRunnable);  
    }  
      

所以我們在應用退出時,要將線程銷毀,我們只要在Activity中的,onDestory()方法處理一下就OK了,如下代碼所示: 
@Override  
  protected void onDestroy() {  
    mHandler.removeCallbacks(mRunnable);  
    super.onDestroy();  
  } 

3.超級大胖子Bitmap 
可以說出現OutOfMemory問題的絕大多數人,都是因為Bitmap的問題。因為Bitmap占用的內存實在是太多了,它是一個“超級大胖子”,特別是分辨率大的圖片,如果要顯示多張那問題就更顯著了。 

    如何解決Bitmap帶給我們的內存問題? 

    第一、及時的銷毀。 
    雖然,系統能夠確認Bitmap分配的內存最終會被銷毀,但是由於它占用的內存過多,所以很可能會超過java堆的限制。因此,在用完Bitmap時,要及時的recycle掉。recycle並不能確定立即就會將Bitmap釋放掉,但是會給虛擬機一個暗示:“該圖片可以釋放了”。 

    第二、設置一定的采樣率。 
    有時候,我們要顯示的區域很小,沒有必要將整個圖片都加載出來,而只需要記載一個縮小過的圖片,這時候可以設置一定的采樣率,那么就可以大大減小占用的內存。如下面的代碼: 
private ImageView preview;  
BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();  
options.inSampleSize = 2;//圖片寬高都為原來的二分之一,即圖片為原來的四分之一  
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(cr.openInputStream(uri), null, options);  preview.setImageBitmap(bitmap); 

第三、巧妙的運用軟引用(SoftRefrence) 
    有些時候,我們使用Bitmap后沒有保留對它的引用,因此就無法調用Recycle函數。這時候巧妙的運用軟引用,可以使Bitmap在內存快不足時得到有效的釋放。 
   

4.行蹤詭異的Cursor 
    Cursor是Android查詢數據后得到的一個管理數據集合的類,正常情況下,如果查詢得到的數據量較小時不會有內存問題,而且虛擬機能夠保證Cusor最終會被釋放掉。 
    然而如果Cursor的數據量特表大,特別是如果里面有Blob信息時,應該保證Cursor占用的內存被及時的釋放掉,而不是等待GC來處理。並且Android明顯是傾向於編程者手動的將Cursor close掉 
    
5.構造Adapter時,沒有使用緩存的 convertView 
描述: 
  以構造ListView的BaseAdapter為例,在BaseAdapter中提高了方法: 
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) 
來向ListView提供每一個item所需要的view對象。初始時ListView會從BaseAdapter中根據當前的屏幕布局實例化一定數量的 view對象,同時ListView會將這些view對象緩存起來。當向上滾動ListView時,原先位於最上面的list item的view對象會被回收,然后被用來構造新出現的最下面的list item。這個構造過程就是由getView()方法完成的,getView()的第二個形參 View convertView就是被緩存起來的list item的view對象(初始化時緩存中沒有view對象則convertView是null)。 
  由此可以看出,如果我們不去使用convertView,而是每次都在getView()中重新實例化一個View對象的話,即浪費資源也浪費時間,也會使得內存占用越來越大。ListView回收list item的view對象的過程可以查看: 
android.widget.AbsListView.java --> void addScrapView(View scrap) 方法。 
示例代碼: 
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) { 
  View view = new Xxx(...); 
  ... ... 
  return view; 

修正示例代碼: 
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) { 
  View view = null; 
  if (convertView != null) { 
  view = convertView; 
  populate(view, getItem(position)); 
  ... 
  } else { 
  view = new Xxx(...); 
  ... 
  } 
  return view; 


小結: 
static:引用了大對象如context 
線程:切屏時Activity因為線程引用而沒有如期被銷毀;handler有關,Activity意外終止但線程還在 
Bitmap:要及時recycle,降低采樣率 
Cursor:要及時關閉 
Adapter:沒有使用緩存的convertView 

四、內存泄漏調試: 
(1).內存監測工具 DDMS --> Heap 
無論怎么小心,想完全避免bad code是不可能的,此時就需要一些工具來幫助我們檢查代碼中是否存在會造成內存泄漏的地方。Android tools中的DDMS就帶有一個很不錯的內存監測工具Heap(這里我使用eclipse的ADT插件,並以真機為例,在模擬器中的情況類似)。用 Heap監測應用進程使用內存情況的步驟如下: 
1. 啟動eclipse后,切換到DDMS透視圖,並確認Devices視圖、Heap視圖都是打開的; 
2. 將手機通過USB鏈接至電腦,鏈接時需要確認手機是處於“USB調試”模式,而不是作為“Mass Storage”; 
3. 鏈接成功后,在DDMS的Devices視圖中將會顯示手機設備的序列號,以及設備中正在運行的部分進程信息; 
4. 點擊選中想要監測的進程,比如system_process進程; 
5. 點擊選中Devices視圖界面中最上方一排圖標中的“Update Heap”圖標; 
6. 點擊Heap視圖中的“Cause GC”按鈕; 
7. 此時在Heap視圖中就會看到當前選中的進程的內存使用量的詳細情況。 
說明: 
a) 點擊“Cause GC”按鈕相當於向虛擬機請求了一次gc操作; 
b) 當內存使用信息第一次顯示以后,無須再不斷的點擊“Cause GC”,Heap視圖界面會定時刷新,在對應用的不斷的操作過程中就可以看到內存使用的變化; 
c) 內存使用信息的各項參數根據名稱即可知道其意思,在此不再贅述。 
  如何才能知道我們的程序是否有內存泄漏的可能性呢。這里需要注意一個值:Heap視圖中部有一個Type叫做data object,即數據對象,也就是我們的程序中大量存在的類類型的對象。在data object一行中有一列是“Total Size”,其值就是當前進程中所有Java數據對象的內存總量,一般情況下,這個值的大小決定了是否會有內存泄漏。可以這樣判斷: 
a) 不斷的操作當前應用,同時注意觀察data object的Total Size值; 
b) 正常情況下Total Size值都會穩定在一個有限的范圍內,也就是說由於程序中的的代碼良好,沒有造成對象不被垃圾回收的情況,所以說雖然我們不斷的操作會不斷的生成很多對象,而在虛擬機不斷的進行GC的過程中,這些對象都被回收了,內存占用量會會落到一個穩定的水平; 
c) 反之如果代碼中存在沒有釋放對象引用的情況,則data object的Total Size值在每次GC后不會有明顯的回落,隨着操作次數的增多Total Size的值會越來越大, 
  直到到達一個上限后導致進程被kill掉。 
d) 此處已system_process進程為例,在我的測試環境中system_process進程所占用的內存的data object的Total Size正常情況下會穩定在2.2~2.8之間,而當其值超過3.55后進程就會被kill。 
  
  總之,使用DDMS的Heap視圖工具可以很方便的確認我們的程序是否存在內存泄漏的可能性。


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