Android 內存洩漏調試

一、概述 1
二、Android(Java)中常見的容易引起內存洩漏的不良代碼 1
(一) 查詢數據庫沒有關閉游標 2
(二) 構造Adapter時，沒有使用緩存的 convertView 3
(三) Bitmap對象不在使用時調用recycle()釋放內存 4
(四) 釋放對象的引用 4
(五) 其他 5
三、內存監測工具 DDMS --> Heap 5
四、內存分析工具 MAT(Memory Analyzer Tool) 7
(一) 生成.hprof文件 7
(二) 使用MAT導入.hprof文件 8
(三) 使用MAT的視圖工具分析內存 8
 一、概述
  Java編程中經常容易被忽視，但本身又十分重要的一個問題就是內存使用的問題。Android應用主要使用Java語言編寫，因此這個問題也同樣會在 Android開發中出現。本文不對Java編程問題做探討，而是對於在Android中，特別是應用開發中的此類問題進行整理。
  由於作者接觸Android時間並不是很長，因此如有敘述不當之處，歡迎指正。
二、Android(Java)中常見的容易引起內存洩漏的不良代碼
  Android主要應用在嵌入式設備當中，而嵌入式設備由於一些眾所周知的條件限制，通常都不會有很高的配置，特別是內存是比較有限的。如果我們編寫的代碼當中有太多的對內存使用不當的地方，難免會使得我們的設備運行緩慢，甚至是死機。為了能夠使得Android應用程序安全且快速的運行，Android 的每個應用程序都會使用一個專有的Dalvik虛擬機實例來運行，它是由Zygote服務進程孵化出來的，也就是說每個應用程序都是在屬於自己的進程中運行的。一方面，如果程序在運行過程中出現了內存洩漏的問題，僅僅會使得自己的進程被kill掉，而不會影響其他進程（如果是system_process 等系統進程出問題的話，則會引起系統重啟）。另一方面Android為不同類型的進程分配了不同的內存使用上限，如果應用進程使用的內存超過了這個上限，則會被系統視為內存洩漏，從而被kill掉。Android為應用進程分配的內存上限如下所示：
位置： /ANDROID_SOURCE/system/core/rootdir/init.rc 部分腳本
# Define the oom_adj values for the classes of processes that can be
# killed by the kernel. These are used in ActivityManagerService.
  setprop ro.FOREGROUND_APP_ADJ 0
  setprop ro.VISIBLE_APP_ADJ 1
  setprop ro.SECONDARY_SERVER_ADJ 2
  setprop ro.BACKUP_APP_ADJ 2
  setprop ro.HOME_APP_ADJ 4
  setprop ro.HIDDEN_APP_MIN_ADJ 7
  setprop ro.CONTENT_PROVIDER_ADJ 14
  setprop ro.EMPTY_APP_ADJ 15
# Define the memory thresholds at which the above process classes will
# be killed. These numbers are in pages (4k).
  setprop ro.FOREGROUND_APP_MEM 1536
  setprop ro.VISIBLE_APP_MEM 2048
  setprop ro.SECONDARY_SERVER_MEM 4096
  setprop ro.BACKUP_APP_MEM 4096
  setprop ro.HOME_APP_MEM 4096
  setprop ro.HIDDEN_APP_MEM 5120
  setprop ro.CONTENT_PROVIDER_MEM 5632
  setprop ro.EMPTY_APP_MEM 6144
# Write value must be consistent with the above properties.
# Note that the driver only supports 6 slots, so we have HOME_APP at the
# same memory level as services.
  write /sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj 0,1,2,7,14,15
  write /proc/sys/vm/overcommit_memory 1
  write /proc/sys/vm/min_free_order_shift 4
  write /sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree 1536,2048,4096,5120,5632,6144
  # Set init its forked children's oom_adj.
  write /proc/1/oom_adj -16
  正因為我們的應用程序能夠使用的內存有限，所以在編寫代碼的時候需要特別注意內存使用問題。如下是一些常見的內存使用不當的情況。
 (一) 查詢數據庫沒有關閉游標
描述：
  程序中經常會進行查詢數據庫的操作，但是經常會有使用完畢Cursor後沒有關閉的情況。如果我們的查詢結果集比較小，對內存的消耗不容易被發現，只有在常時間大量操作的情況下才會復現內存問題，這樣就會給以後的測試和問題排查帶來困難和風險。
 示例代碼：
Cursor cursor = getContentResolver().query(uri ...);
if (cursor.moveToNext()) {
  ... ... 
}
 修正示例代碼：
Cursor cursor = null;
try {
  cursor = getContentResolver().query(uri ...);
  if (cursor != null && cursor.moveToNext()) {
  ... ... 
  }
} finally {
  if (cursor != null) {
  try { 
  cursor.close();
  } catch (Exception e) {
  //ignore this
  }
  }
} 
 (二) 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，然後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;
} 

 (三) Bitmap對象不在使用時調用recycle()釋放內存
描述：
  有時我們會手工的操作Bitmap對象，如果一個Bitmap對象比較占內存，當它不在被使用的時候，可以調用Bitmap.recycle()方法回收此對象的像素所占用的內存，但這不是必須的，視情況而定。可以看一下代碼中的注釋：
  /**
  * Free up the memory associated with this bitmap's pixels, and mark the
  * bitmap as "dead", meaning it will throw an exception if getPixels() or
  * setPixels() is called, and will draw nothing. This operation cannot be
  * reversed, so it should only be called if you are sure there are no
  * further uses for the bitmap. This is an advanced call, and normally need
  * not be called, since the normal GC process will free up this memory when
  * there are no more references to this bitmap.
  */
(四) 釋放對象的引用
描述：
  這種情況描述起來比較麻煩，舉兩個例子進行說明。
示例A：
假設有如下操作
public class DemoActivity extends Activity {
  ... ...
  private Handler mHandler = ...
  private Object obj;
  public void operation() {
  obj = initObj();
  ...
  [Mark]
  mHandler.post(new Runnable() {
  public void run() {
  useObj(obj);
  }
  });
  }
}
  我們有一個成員變量 obj，在operation()中我們希望能夠將處理obj實例的操作post到某個線程的MessageQueue中。在以上的代碼中，即便是 mHandler所在的線程使用完了obj所引用的對象，但這個對象仍然不會被垃圾回收掉，因為DemoActivity.obj還保有這個對象的引用。所以如果在DemoActivity中不再使用這個對象了，可以在[Mark]的位置釋放對象的引用，而代碼可以修改為：
... ...
public void operation() {
  obj = initObj();
  ...
  final Object o = obj;
  obj = null;
  mHandler.post(new Runnable() {
  public void run() {
  useObj(o);
  }
  }
}
... ...
 示例B:
  假設我們希望在鎖屏界面(LockScreen)中，監聽系統中的電話服務以獲取一些信息(如信號強度等)，則可以在LockScreen中定義一個 PhoneStateListener的對象，同時將它注冊到TelephonyManager服務中。對於LockScreen對象，當需要顯示鎖屏界面的時候就會創建一個LockScreen對象，而當鎖屏界面消失的時候LockScreen對象就會被釋放掉。
  但是如果在釋放LockScreen對象的時候忘記取消我們之前注冊的PhoneStateListener對象，則會導致LockScreen無法被垃圾回收。如果不斷的使鎖屏界面顯示和消失，則最終會由於大量的LockScreen對象沒有辦法被回收而引起OutOfMemory,使得 system_process進程掛掉。
  總之當一個生命周期較短的對象A，被一個生命周期較長的對象B保有其引用的情況下，在A的生命周期結束時，要在B中清除掉對A的引用。
(五) 其他
  Android應用程序中最典型的需要注意釋放資源的情況是在Activity的生命周期中，在onPause()、onStop()、 onDestroy()方法中需要適當的釋放資源的情況。由於此情況很基礎，在此不詳細說明，具體可以查看官方文檔對Activity生命周期的介紹，以明確何時應該釋放哪些資源。
三、內存監測工具 DDMS --> Heap
  無論怎麼小心，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洩漏的地方。Android tools中的DDMS就帶有一個很不錯的內存監測工具Heap(這裡我使用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後，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. 鏈接成功後，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後，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洩漏的可能性呢。這裡需要注意一個值：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洩漏。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後不會有明顯的回落，隨著操作次數的增多Total Size的值會越來越大，
  直到到達一個上限後導致進程被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後進程就會被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洩漏的可能性。