【知識必備】內存泄漏全解析，從此拒絕ANR，讓OOM遠離你的身邊，跟內存泄漏say byebye

*本篇文章已授權微信公眾號 guolin_blog （郭霖）獨家發布

一、寫在前面

　　對於C++來說，內存泄漏就是new出來的對象沒有delete，俗稱野指針；而對於java來說，就是new出來的Object放在Heap上無法被GC回收；而這里就把我之前的一篇內存泄漏的總結翻新，做一個更加全面規范的講解，希望能幫到各位。

二、一些雜談

　　1、這里先安利一下java的內存分配：

　　　　a)　　靜態存儲區：編譯時就分配好，在程序整個運行期間都存在。它主要存放靜態數據和常量；

　　　　b)　　棧區：當方法執行時，會在棧區內存中創建方法體內部的局部變量，方法結束后自動釋放內存；

　　　　c)　　堆區：通常用來存放new出來的對象。由java垃圾回收期回收。

　　2、四種引用類型的介紹

　　　　a)　　強引用(StrongReference)：JVM 寧可拋出 OOM ，也不會讓 GC 回收具有強引用的對象；

　　　　b)　　軟引用(SoftReference)：只有在內存空間不足時，才會被回的對象；

　　　　c)　　弱引用(WeakReference)：在 GC 時，一旦發現了只具有弱引用的對象，不管當前內存空間足夠與否，都會回收它的內存；

　　　　d)　　虛引用(PhantomReference)：任何時候都可以被GC回收，當垃圾回收器准備回收一個對象時，如果發現它還有虛引用，就會在回收對象的內存之前，把這個虛引用加入到與之關聯的引用隊列中。程序可以通過判斷引用隊列中是否存在該對象的虛引用，來了解這個對象是否將要被回收。可以用來作為GC回收Object的標志。

　　3、內存抖動，這樣的圖很熟悉有木有？當這樣的時候，說明你的內存真的在變少了。

　　

　　

 

三、內存泄漏檢測工具

　　在這里先推薦兩種內存檢查的方式：

• MAT(Memory Analyzer Tool)，點我下載。具體使用這個網上一大篇，樓主一有時間也會為大家一步步奉上。
• 強大的開源內存檢測工具LeakCanary。

            leakcanary是一個開源項目，一個內存泄露自動檢測工具，是著名的GitHub開源組織Square貢獻的，它的主要優勢就在於自動化過早的發覺內存泄露、配置簡單、抓取貼心，缺點在於還存在一些bug，不過正常使用百分之九十情況是OK的，其核心原理與MAT工具類似。

因為配置十分簡單，只需要幾句話就好！！！這里就不多說了，大家可以看官方文檔，簡單直白。

 

四、內存泄漏解析 

 

1）永遠的Singleton

       單例的使用在我們的程序中隨處可見，因為使用它可以完美的解決我們在程序中重復創建對象的問題，不過可別小瞧它。由於單例的靜態特性，使得它的生命周期和應用的生命周期會一樣長，所以一旦使用有誤，小心無限制的持有Activity的引用而導致內存泄漏。比如，下面的例子。

package com.example.nanchen.anrsolutiondemo.singleton;

import android.content.Context;

/**
 * @author nanchen
 * @fileName ANRSolutionDemo
 * @packageName com.example.nanchen.anrsolutiondemo.singleton
 * @date 2016/09/23  11:27
 */
public class SingletonBad {
    private static SingletonBad singletonBad;
    private Context context;

    private SingletonBad(Context context){
        this.context = context;
    }

    public static SingletonBad getInstance(Context context){
        if (singletonBad == null){
            singletonBad = new SingletonBad(context);
        }
        return singletonBad;
    }
}

這個錯誤在生活中再普遍不過，很正常的一個單例模式，可就由於傳入的是一個Context，而這個Context的生命周期的長短就尤為重要了。如果我們傳入的是Activity的Context，當這個Context所對應的Activity退出的時候，由於該Context的引用被單例對象所持有，其生命周期等於整個應用程序的生命周期，所以當前Activity退出時它的內存並不會回收，這造成的內存泄漏就可想而知了。

正確的方式應該是把傳入的Context換為和應用的生命周期一樣長的Application的Context;

package com.example.nanchen.anrsolutiondemo.singleton;

import android.content.Context;

/**
 * @author nanchen
 * @fileName ANRSolutionDemo
 * @packageName com.example.nanchen.anrsolutiondemo.singleton
 * @date 2016/09/23  11:29
 */
public class SingletonGood {
    private static SingletonGood singletonGood;
    private Context context;

    private SingletonGood(Context context){
        this.context = context.getApplicationContext();//獲取Application的context避免內存泄漏
    }

    public static SingletonGood getInstance(Context context){
        if (singletonGood == null){
            singletonGood = new SingletonGood(context);
        }
        return singletonGood;
    }
}

當然，你也可以直接連Context都不用傳入了。重寫application，提供靜態的getContext方法

package com.example.nanchen.anrsolutiondemo.singleton;

import android.app.Application;
import android.content.Context;

/**
 * @author nanchen
 * @fileName ANRSolutionDemo
 * @packageName com.example.nanchen.anrsolutiondemo.singleton
 * @date 2016/09/23  11:32
 */
public class DemoApplication extends Application {
    private static DemoApplication demoApplication;

    public static DemoApplication getInstance(){
        return demoApplication;
    }

    public static Context getContext(){
        return demoApplication.getApplicationContext();
    }

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        demoApplication = this;
    }
}

自然就可以直接不用傳入Context

package com.example.nanchen.anrsolutiondemo.singleton;

import android.content.Context;

/**
 * @author nanchen
 * @fileName ANRSolutionDemo
 * @packageName com.example.nanchen.anrsolutiondemo.singleton
 * @date 2016/09/23  11:32
 */
public class SingletonGoodNew {
    private static SingletonGoodNew singletonGoodNew;

    private Context context;
    
    private SingletonGoodNew(){
        this.context = DemoApplication.getContext();
    }

    public static SingletonGoodNew getInstance(){
        if (singletonGoodNew == null){
            singletonGoodNew = new SingletonGoodNew();
        }
        return singletonGoodNew;
    }
}

 

 

2）令人心塞的Handler

       這個東西在我最近遇到的最多了，而它也是我們在內存泄漏中最為常見的，也許你的一個小忽略就會導致內存泄漏。在android的新版本中，我們被要求必須把網絡任務等耗時操作置於新線程來處理，我們通常會采用Handler。但Handler不是萬能的，若是我們的編寫不規范就有可能會造成內存泄漏。另外，我們知道，Handler、Message和MessageQueue都是相互關聯在一起的，萬一Handler發送的Message尚未被處理，則該Message及發送它的Handler對象將會被線程MessageQueue一直持有。

       由於Handler屬於TLS（Thread Local Storage）變量，生命周期和Activity是不一致的。因此這種實現方式一般很難保證跟View或者Activity的生命周期一致，故很容易導致無法正確釋放。比如：

package com.example.nanchen.anrsolutiondemo.handler;

import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;

import com.example.nanchen.anrsolutiondemo.R;

public class HandlerBadActivity extends AppCompatActivity {

    private final Handler handler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_handler_bad);

        // 延遲10s發送一個消息
        handler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // write something
            }
        },1000*60*5);

        this.finish();
    }
}

在例子中，我們申明了一個延遲5分鍾執行的消息Message。當該Activity被finish的時候，延遲任務的Message還存在於主線程中，它持有該Activity的Handler引用，所以此時Finish掉的Activity就不會回收了，所以造成了內存泄漏（因handler為非靜態內部類，它會持有外部類的引用，在這里就是當前的Activity）。

修復：這個解決也是可以通過把其聲明為static的，則其存活期就跟activity的生命周期無關了。不過倘若用到Context等外部類的非static對象，還是應該通過弱引用傳入。比如：

package com.example.nanchen.anrsolutiondemo.handler;

import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;

import com.example.nanchen.anrsolutiondemo.R;

import java.lang.ref.WeakReference;

public class HandlerGoodActivity extends AppCompatActivity {

    private static final class MyHandler extends Handler{
        private final WeakReference<HandlerGoodActivity> mActivity;

        public MyHandler(HandlerGoodActivity activity){
            this.mActivity = new WeakReference<HandlerGoodActivity>(activity);//使用弱引用
        }

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            HandlerGoodActivity activity = mActivity.get();
            if (activity != null){
                // write something
            }
        }
    }

    private final MyHandler myHandler = new MyHandler(this);

    // 匿名內部類在static的時候絕對不會持有外部類的引用
    private static final Runnable RUNNABLE = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {

        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_handler_good);

        myHandler.postDelayed(RUNNABLE,1000*60*5);
    }
}

綜述：推薦使用靜態內部類+弱引用WeakReference這種方式，但要注意每次使用前判空。

說到若引用，這里再提下java的幾種引用類型：Strong reference,SoftReference,WeakReference和PhatomReference

在android開發中，為了防止內存溢出，在處理一些占用內存大並且生命周期較長的對象的時候，可以盡量地使用軟引用和弱引用技術。

比如，保存Bitmap的軟引用到HashMap。

package com.example.nanchen.anrsolutiondemo.photo;

import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;

import java.lang.ref.SoftReference;
import java.util.HashMap;

/**
 * @author nanchen
 * @fileName ANRSolutionDemo
 * @packageName com.example.nanchen.anrsolutiondemo.photo
 * @date 2016/09/23  11:58
 */
public class CacheBySoftRef {

    // 首先定義一個HashMap,保存軟應用對象
    private HashMap<String,SoftReference<Bitmap>> imageCache =  new HashMap<>();
    // 再來定義一個方法，保存Bitmap的軟引用到HashMap
    public void addBitmapToCache(String path){
        // 強引用的Bitmap對象
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);
        // 軟引用的Bitmap對象
        SoftReference<Bitmap> softBitmap = new SoftReference<Bitmap>(bitmap);
        // 添加該對象到Map使其緩存
        imageCache.put(path,softBitmap);
    }

    // 獲取的時候，可以通過SoftReference的get()的方法得到Bitmap對象
    public Bitmap getBitmapByPath(String path){
        // 從緩存中取軟引用的Bitmap對象
        SoftReference<Bitmap> softBitmap = imageCache.get(path);
        // 判斷是否存在軟引用
        if (softBitmap == null){
            return null;
        }
        // 通過軟引用取出Bitmap對象，如果由於內存不足Bitmap被回收，則取得空；
        // 如果未被回收，則可重復使用，提高速度
        Bitmap bitmap = softBitmap.get();
        return bitmap;
    }
}

使用軟引用以后，在OutOfMemory異常發生之前，這些緩存的圖片資源的內存空間可以被釋放掉的，從而避免內存達到上限，避免Crash發生。

如果只是想避免OutOfMemory異常的發生，則可以使用軟引用。如果對於應用的性能更在意，想盡快回收一些占用內存比較大的對象，則可以使用弱引用。

另外可以根據對象是否經常使用來判斷選擇軟引用還是弱引用。如果該對象可能會經常使用的，就盡量用軟引用。如果該對象不被使用的可能性更大些，就可以用弱引用。

ok，繼續回到主題。前面所說的，創建一個靜態Handler內部類，然后對 Handler 持有的對象使用弱引用，這樣在回收時也可以回收 Handler 持有的對象，但是這樣做雖然避免了 Activity 泄漏，不過 Looper 線程的消息隊列中還是可能會有待處理的消息，所以我們在 Activity 的 Destroy 時或者 Stop 時應該移除消息隊列 MessageQueue 中的消息。

下面幾個方法都可以移除 Message：

 

 

3）匿名內部類/非靜態內部類，它們方便卻暗藏殺機

       android開發經常會繼承實現Activity或者Fragment或者View。如果你使用了匿名類，而又被異步線程所引用，那得小心，如果沒有任何措施同樣會導致內存泄漏的

package com.example.nanchen.anrsolutiondemo.innerClass;

import android.os.Bundle;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;

import com.example.nanchen.anrsolutiondemo.R;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private static TestInnerBad testInnerBad = null;

    class TestInnerBad{

    }

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_inner_bad);

        if (testInnerBad == null){
            testInnerBad = new TestInnerBad();
        }

        Runnable runnable1 = new MyRunnable();
        Runnable runnable2 = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

            }
        };
    }

    private static class MyRunnable implements Runnable{

        @Override
        public void run() {

        }
    }

}

runnable1 和 runnable2的區別就是，runnable2使用了匿名內部類，我們看看引用時的引用內存

可以看到，runnable1是沒有什么特別的。但runnable2多出了一個MainActivity的引用，若是這個引用再傳入到一個異步線程，此線程在和Activity生命周期不一致的時候，也就造成了Activity的泄露。

 

4）前輩箴言——善用static成員變量

      前面就很明顯，當我們的成員變量是static的時候，那么它的生命周期將和整個app的生命周期一致。

      這必然會導致一系列問題，如果你的app進程設計上是長駐內存的，那即使app切到后台，這部分內存也不會被釋放。按照現在手機app內存管理機制，占內存較大的后台進程將優先回收，因為如果此app做過進程互保保活，那會造成app在后台頻繁重啟。當手機安裝了你參與開發的app以后一夜時間手機被消耗空了電量、流量，你的app不得不被用戶卸載或者靜默。

這里修復的方法是：

不要在類初始時初始化靜態成員。可以考慮lazy初始化（延遲加載）。架構設計上要思考是否真的有必要這樣做，盡量避免。如果架構需要這么設計，那么此對象的生命周期你有責任管理起來。

 

5）遠離非靜態內部類和匿名類，多用private static class。

      在我們的日常代碼中，這樣的情況似乎很常見，及直接寫一個class就這么光禿禿的情況。

      

　　　

這樣就在Activity內部創建了一個非靜態內部類的單例，每次啟動Activity時都會使用該單例的數據，這樣雖然避免了資源的重復創建，不過這種寫法卻會造成內存泄漏，因為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創建了一個靜態的實例，該實例的生命周期和應用的一樣長，這就導致了該靜態實例一直會持有該Activity的引用，導致Activity的內存資源不能正常回收。正確的做法為：

將該內部類設為靜態內部類或將該內部類抽取出來封裝成一個單例，如果需要使用Context，請按照上面推薦的使用Application 的 Context。當然，Application 的 context 不是萬能的，所以也不能隨便亂用，對於有些地方則必須使用 Activity 的 Context，對於Application，Service，Activity三者的Context的應用場景如下：

其中： NO1表示 Application 和 Service 可以啟動一個 Activity，不過需要創建一個新的 task 任務隊列。而對於 Dialog 而言，只有在 Activity 中才能創建

 

6） 集合對象善清除，以免內存泄漏觸不及防

　　我們通常會把一些對象的引用加入到集合容器（比如ArrayList）中，當我們不再需要該對象時，並沒有把它的引用從集合中清理掉，這樣這個集合就會越來越大。如果這個集合是static的話，那情況就更嚴重了。

　　所以在退出程序之前，將集合里面的東西clear，然后置為null，再退出程序，如下：

private List<String> nameList;
    private List<Fragment> list;

    @Override
    public void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        if (nameList != null){
            nameList.clear();
            nameList = null;
        }
        if (list != null){
            list.clear();
            list = null;
        }
    }

 

7）webView雖火，內存泄漏卻也火的其所

　　當我們不再需要使用webView的時候，應該調用它的destory()方法來銷毀它，並釋放其占用的內存，否則其占用的內存長期也不能回收，從而造成內存泄漏。

　　解決方案：

　　　　為webView開啟另外一個進程，通過AIDL與主線程進行通信，webView所在的進程可以根據業務的需要選擇合適的時機進行銷毀，從而達到內存的完整釋放。

　　而另外一些諸如listView的Adapter沒有緩存之類的這里就不再多提了。

8）做一個小的總結

• 構造Adapter時，沒有使用緩存的 convertView
• Bitmap對象不在使用時調用recycle()釋放內存
• Context使用不當造成內存泄露：不要對一個Activity Context保持長生命周期的引用。盡量在一切可以使用應用ApplicationContext代替Context的地方進行替換。
• 非靜態內部類的靜態實例容易造成內存泄漏：即一個類中如果你不能夠控制它其中內部類的生命周期（譬如Activity中的一些特殊Handler等），則盡量使用靜態類和弱引用來處理（譬如ViewRoot的實現）。
• 警惕線程未終止造成的內存泄露；譬如在Activity中關聯了一個生命周期超過Activity的Thread，在退出Activity時切記結束線程。一個典型的例子就是HandlerThread的run方法是一個死循環，它不會自己結束，線程的生命周期超過了Activity生命周期，我們必須手動在Activity的銷毀方法中中調運thread.getLooper().quit();才不會泄露。
• 對象的注冊與反注冊沒有成對出現造成的內存泄露；譬如注冊廣播接收器、注冊觀察者（典型的譬如數據庫的監聽）等。
• 創建與關閉沒有成對出現造成的泄露；譬如Cursor資源必須手動關閉，WebView必須手動銷毀，流等對象必須手動關閉等。
• 不要在執行頻率很高的方法或者循環中創建對象（比如onmeasure），可以使用HashTable等創建一組對象容器從容器中取那些對象，而不用每次new與釋放。
• 避免代碼設計模式的錯誤造成內存泄露；譬如循環引用，A持有B，B持有C，C持有A，這樣的設計誰都得不到釋放。

 

五、真相只有一個

　　內存泄漏實在太普遍了，真是防不勝防。不過我想告訴廣大的小伙伴，程序員嘛，誰還不踩個坑，跳出來，拍拍身上的灰塵，總結一下，過兩天又是一條幫幫的coder。你可以的。

 

 

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2017-03-21 補充  增對軟/弱引用的說明

資源來自 https://developer.android.com/topic/performance/graphics/cache-bitmap.html（Google官網，你可能需要梯子）

在 Google 官網介紹中，有這樣一段話。

大意是說，從API 9 開始，垃圾收集器會更積極收集軟/弱引用，使軟/弱引用相當無效。而且在API 3 之前，位圖的備份數據存儲在本地內存中，該內存不以可預測的方式釋放，可能導致應用程序短暫超出其內存限制和崩潰。