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Android OOM:内存管理分析和内存泄露原因总结,网易架构师深入讲解 Android 开发

发布于: 2021 年 11 月 08 日

JNIEXPORT voidJNICALL Java_com_example_demo_TestMemory_nativeMalloc(JNIEnv *, jobject)


{


SLOGD("allocate 50M Bytesmemory");


char *p = new char[1024 * 1024 * 50];


if (p != NULL)


{


//memory will not usedwithout calling memset()


memset(p, 1, 1024102450);


} else SLOGE("newobject failure.");


...


...


free(p); //free memory


}


malloc或者new申请的内存是虚拟内存,申请之后不会立即映射到物理内存,即不会占用 RAM。只有调用memset使用内存后,虚拟内存才会真正映射到 RAM。

9. 明明还有很多内存,但是发生 OOM 了。。

  • 这种情况经常出现在生成 Bitmap 的时候。

  • 在一个函数里生成一个 13m 的 int 数组,再该函数结束后,按理说这个 int 数组应该已经被释放了,或者说可以释放,这个 13M 的空间应该可以空出来。

  • 这个时候如果你继续生成一个 10M 的 int 数组是没有问题的,反而生成一个 4M 的 Bitmap 就会跳出 OOM。这个就奇怪了,为什么 10M 的 int 够空间,反而 4M 的 Bitmap 不够呢?


在 Android 中:


  1. 一个进程的内存可以由 2 个部分组成:java 使用内存 ,C 使用内存


这两个内存的和必须小于 16M,不然就会出现大家熟悉的 OOM,这个就是第一种 OOM 的情况。


  1. 一旦内存分配给 Java 后,以后这块内存即使释放后,也只能给 Java 的使用


这个估计跟 java 虚拟机里把内存分成好几块进行缓存的原因有关,反正 C 就别想用到这块的内存了,所以如果 Java 突然占用了一个大块内存,即使很快释放了:


  • C 能使用的内存 = 16M - Java某一瞬间占用的最大内存

  • Bitmap 的生成是通过 malloc 进行内存分配的,占用的是 C 的内存,这个也就说明了,上述的 4MBitmap 无法生成的原因,因为在 13M 被 Java 用过后,剩下 C 能用的只有 3M 了。

二、了解 dalvik 的 Garbage Collection

如图所示:



  • GC 会选择一些它了解 还存活的对象 作为 内存遍历的根节点GC Roots),比方说thread stack中的变量JNI中的全局变量zygote中的对象(class loader加载)等,然后开始对 heap 进行遍历。到最后,部分没有直接或者间接引用到 GC Roots 的就是需要回收的垃圾,会被 GC 回收掉


如下图蓝色部分。


三、常见的内存泄漏

1. 非静态内部类 的静态实例 容易造成内存泄漏

public class MainActivity extends Activity


{


// 非静态内部类的静态实例


static Demo sInstance = null;


@Override


public void onCreate(BundlesavedInstanceState)


{


super.onCreate(savedInstanceState);


setContentView(R.layout.activity_main);


if (sInstance == null) {


sInstance= new Demo();


}


}


class Demo


{


void doSomething()


{


System.out.print("dosth.");


}


}


}


  • 上面的代码中的 sInstance 实例 类型为静态实例,在第一个 MainActivity act1 实例创建时,sInstance 会获得并一直持有 act1 的引用。

  • 当 MainAcitivity 销毁后重建,因为 sInstance 持有 act1 的引用,所以 act1 是无法被 GC 回收的,进程中会存在 2 个 MainActivity 实例(act1 和重建后的 MainActivity 实例),这个 act1 对象就是一个无用的但一直占用内存的对象,即无法回收的垃圾对象。

  • 所以,对于 lauchMode 不是 singleInstance 的 Activity, 应该避免在 activity 里面实例化其非静态内部类的静态实例

2. Activity 使用静态成员

private static Drawable sBackground;


@Override


protected void onCreate(Bundle state) {


super.onCreate(state);


TextView label = new TextView(this);


label.setText("Leaks are bad");


if (sBackground == null) {


sBackground = getDrawable(R.drawable.large_bitmap);


}


label.setBackgroundDrawable(sBackground);


setContentView(label);


}


  • 由于用 静态成员 sBackground 缓存了 drawable 对象,所以 activity 加载速度会加快,但是这样做是错误的。因为在 android 2.3 系统上,它会导致 activity 销毁后无法被系统回收。


label .setBackgroundDrawable()调用会将 label 赋值给 sBackground 的成员变量 mCallback


上面代码意味着:sBackground(GC Root)会持有 TextView 对象,而 TextView 持有 Activity 对象。所以导致 Activity 对象无法被系统回收。


下面看看 android4.0 为了避免上述问题所做的改进。


  • 先看看 android 2.3 的 Drawable.Java 对 setCallback 的实现:


public final void setCallback(Callback cb){


mCallback = cb;


}


// 在 android 2.3 中要避免内存泄漏也是可以做到的,


// 在 activity 的 onDestroy 时调用


// sBackgroundDrawable.setCallback(null)。


  • 再看看 android 4.0 的 Drawable.Java 对 setCallback 的实现:


public final void setCallback(Callback cb){


mCallback = newWeakReference<Callback> (cb);


}


以上 2 个例子的内存泄漏都是因为 Activity 的 引用的生命周期 超越了 Activity 对象的生命周期。也就是常说的 Context 泄漏,因为 activity 就是 context。

3. 避免 context 相关的内存泄漏,需要注意以下几点

  • 不要对 activity 的 context 长期引用


( 一个 activity 的引用的生存周期应该和 activity 的生命周期相同 )


  • 如果可以的话,尽量使用关于 application 的 context 来替代和 activity 相关的 context

  • 如果一个 acitivity 的非静态内部类的生命周期不受控制,那么避免使用它;正确的方法是 使用一个静态的内部类,并且对它的外部类有一 WeakReference,就像在 ViewRootImpl 中内部类 W 所做的那样

4. 使用 handler 时的内存问题

  1. 我们知道,Handler 通过发送 Message 与主线程交互。


  • Message 发出之后是存储在 MessageQueue 中的,有些 Message 也不是马上就被处理的。

  • 在 Message 中存在一个 target,是 Handler 的一个引用,如果 Message 在 Queue 中存在的时间越长,就会导致 Handler 无法被回收。

  • 如果 Handler 是非静态的,则会导致 Activity 或者 Service 不会被回收。 所以正确处理 Handler 等之类的内部类,应该将自己的 Handler 定义为静态内部类


  1. HandlerThread 的使用也需要注意:


  • 当我们在 activity 里面创建了一个 HandlerThread,代码如下:


public classMainActivity extends Activity


{


@Override


public void onCreate(BundlesavedInstanceState)


{


super.onCreate(savedInstanceState);


setContentView(R.layout.activity_main);


Thread mThread = newHandlerThread("demo", Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);


mThread.start();


MyHandler mHandler = new MyHandler( mThread.getLooper( ) );


...


...


}


@Override


public void onDestroy()


{


super.onDestroy();


// mThread.getLooper().quit();


}


}


  • 这个代码存在泄漏问题,因为 HandlerThread 的 run 方法是一个死循环,它不会自己结束,线程的生命周期超过了 activity 生命周期,当横竖屏切换,HandlerThread 线程的数量会随着 activity 重建次数的增加而增加。

  • 应该在 onDestroy 时将线程停止掉:mThread.getLooper().quit();


另外,对于不是 HandlerThread 的线程,也应该确保 activity 消耗后,线程已经终止,可以这样做:在 onDestroy 时调用 mThread.join();


join( ) 的作用是:“等待该线程终止”,这里需要理解的就是该线程是指的主线程等待子线程的终止。也就是:在子线程调用了 join()方法后面的代码,只有等到子线程结束了才能执行。

5. 注册某个对象后未反注册

比如 注册广播接收器注册观察者 等等。


  • 假设我们希望在锁屏界面(LockScreen)中,监听系统中的电话服务以获取一些信息(如信号强度等),则可以在LockScreen中定义一个PhoneStateListener的对象,同时将它 注册TelephonyManager服务中。对于 LockScreen 对象,当需要显示锁屏界面的时候就会创建一个 LockScreen 对象,而当锁屏界面消失的时候 LockScreen 对象就会被释放掉。

  • 但是如果 在释放 LockScreen 对象的时候忘记取消我们之前注册的 PhoneStateListener 对象,则会导致 LockScreen 无法被 GC 回收。如果不断的使锁屏界面显示和消失,则最终会由于大量的 LockScreen 对象没有办法被回收而引起 OutOfMemory,使得 system_process 进程挂掉。


虽然有些系统程序,它本身好像是可以自动取消注册的(当然不及时),但是我们还是 应该在我们的程序中明确的取消注册,程序结束时应该把所有的注册都取消掉。

6. 集合中对象没清理造成的内存泄露

我们通常把一些对象的引用加入到了集合中,当我们不需要该对象时,如果没有把它的引用从集合中清理掉,这样这个集合就会越来越大。如果这个集合是 static 的话,那情况就更严重了。


  • 比如某公司的 ROM 的锁屏曾经就存在内存泄漏问题:

  • 这个泄漏是因为 LockScreen**每次显示时会注册几个 callback**,它们保存在


KeyguardUpdateMonitor的ArrayList<InfoCallback>


ArrayList<SimStateCallback>


等 ArrayList 实例中。但是在 LockScreen**解锁后,这些 callback 没有被 remove 掉**,导致 ArrayList 不断增大, callback 对象不断增多。这些 callback 对象的 size 并不大,heap 增长比较缓慢,需要长时间地使用手机才能出现 OOM,由于锁屏是驻留在 system_server 进程里,所以导致结果是手机重启。

7. 资源对象没关闭造成的内存泄露

  • 资源性对象 比如(CursorFile文件等) 往往都用了一些缓冲,我们在不使用的时候,应该及时关闭它们,以便它们的缓冲及时回收内存。它们的缓冲不仅存在于 Java 虚拟机内,还存在于 Java 虚拟机外。

  • 如果我们仅仅是把它的引用设置为 null,而不关闭它们,往往会造成内存泄露。因为有些资源性对象,比如 SQLiteCursor(在析构函数 finalize(),如果我们没有关闭它,它自己会调 close()关闭),如果我们没有关闭它,系统在回收它时也会关闭它,但是这样的效率太低了。因此对于资源性对象在不使用的时候,应该立即调用它的 close()函数,将其关闭掉,然后再置为 null.

  • 在我们的程序退出时一定要确保我们的资源性对象已经关闭

8. 一些不良代码成内存压力

有些代码并不造成内存泄露,但是它们或是 对不使用的内存没进行有效及时的释放,或是没有有效的利用已有的对象而是频繁的申请新内存,对内存的回收和分配造成很大影响的。

1) Bitmap 使用不当
  • 及时的销毁


在用完 Bitmap 时,要及时的 bitmap.recycle( )掉。


注意,recycle( )并不能确定立即就会将 Bitmap 释放掉,但是会给虚拟机一个暗示:“该图片可以释放了”。


  • 设置采样率


有时候,我们要显示的区域很小,没有必要将整个图片都加载出来,而只需要记载一个缩小过的图片,这时候可以设置一定的采样率,那么就可以大大减小占用的内存。如下面的代码:


private ImageView preview;


BitmapFactory.Options options = newBitmapFactory.Options();


// 图片宽高都为原来的二分之一,即图片为原来的四分之一


options.inSampleSize = 2;


Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(cr.openInputStream(uri),


null, options); preview.setImageBitmap(bitmap);


  • 巧妙的运用软引用(SoftRefrence)


有些时候,我们使用 Bitmap 后没有保留对它的引用,因此就无法调用 Recycle 函数。这时候巧妙的运用软引用,可以使 Bitmap 在内存快不足时得到有效的释放。如下:


SoftReference<Bitmap> bitmap_ref = new SoftReference<Bitmap>(


BitmapFactory.decodeStream(inputstream));


...


...


if (bitmap_ref .get() != null) {


bitmap_ref.get().recycle();


}

2) 构造 Adapter 时,没有使用缓存的 convertView
  • 初始时 ListView 会从 BaseAdapter 中根据当前的屏幕布局实例化一定数量的 view 对象,同时 ListView 会将这些 view 对象缓存起来。

  • 当向上滚动 ListView 时,原先位于最上面的 list item 的 view 对象会被回收,然后被用来构造新出现的最下面的 list item。这个构造过程就是由getView()方法完成的,getView()的第二个形参 View convertView就是被缓存起来的 list item 的 view 对象 ( 初始化时缓存中没有 view 对象,则 convertView 是 null )。


由此可以看出,如果我们不去使用 convertView,而是每次都在 getView()中重新实例化一个 View 对象的话,即浪费时间,也造成内存垃圾,给垃圾回收增加压力,如果垃圾回收来不及的话,虚拟机将不得不给该应用进程分配更多的内存,造成不必要的内存开支。

3) 不要在经常调用的方法中创建对象,尤其是忌讳在循环中创建对象。

可以适当的使用 hashtablevector 创建一组对象容器,然后从容器中去取那些对象,而不用每次 new 之后又丢弃。

9. 查询数据库而没有关闭 Cursor

在 Android 中,Cursor 是很常用的一个对象,但在写代码时,经常会有人忘记调用 close, 或者因为代码逻辑问题状况导致 close 未被调用


  • 通常,在 Activity 中,我们可以调用 startManagingCursor 或直接使用 managedQuery 让 Activity 自动管理 Cursor 对象。


但需要注意的是,当 Activity 结束后,Cursor 将不再可用!


  • 若操作 Cursor 的代码和 UI 不同步(如后台线程),需要先判断 Activity 是否已经结束,或者在调用 OnDestroy 前,先等待后台线程结束。

  • 除此之外,以下也是比较常见的 Cursor 不会被关闭的情况:


try {


Cursor c = queryCursor();


int a = c.getInt(1);


......


c.close();


} catch (Exception e) {


}


// 虽然表面看起来,Cursor.close()已经被调用


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// 但若出现异常,将会跳过 close(),从而导致内存泄露。


// 所以,我们的代码应该以如下的方式编写:

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