Android内存泄露

内存泄露指的是该释放的对象没有释放,一直被某个或某些实例特持有却不再被使用导致GC不能回收。
首先,我们先看看Java是怎样来分配内存的:

Java内存分配策略

静态分配

静态分配使用静态存储区(方法区),主要存放静态数据、全局static数据和常量。这块内存在程序编译时就已经分配好,并且在程序整个运行期间都存在。

栈式分配

栈式分配使用栈区。当方法被执行时,方法体内的局部变量(其中包括基础数据类型、对象的引用)都在栈上创建,并在方法执行结束时这些局部变量所持有的内存将会自动被释放。因为栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。

堆式分配

堆式分配使用堆区。堆区又称动态内存分配,通常就是指在程序运行时直接 new 出来的内存,也就是对象的实例。这部分内存在不使用时将会由 Java 垃圾回收器来负责回收。

所以,Java内存泄漏的根本原因就是:
长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用就很可能发生内存泄漏,尽管短生命周期对象已经不再需要,但是因为长生命周期持有它的引用而导致不能被回收,这就是Java中内存泄漏的发生场景,而内存泄漏的区域就是堆区。

下面介绍Java和Android中引起内存泄露的常见情况

静态集合类引起内存泄漏

像HashMap、Vector等的使用最容易出现内存泄露,如果是静态变量,这些静态变量的生命周期和应用程序一致,他们所引用的所有的对象Object也不能被释放,因为他们也将一直被Vector等引用着。如下程序,如果我们仅仅释放引用本身,那么 Vector 仍然引用该对象,所以这个对象对 GC 来说是不可回收的。因此,如果对象加入到Vector 后,还必须从 Vector 中删除,最简单的方法就是将 Vector 对象设置为 null。
在Android中,集合类如果仅仅有添加元素的方法,而没有相应的删除机制,导致内存被占用。如果这个集合类是全局性的变量 (比如类中的静态属性,全局性的 map 等即有静态引用或 final 一直指向它),那么没有相应的删除机制,很可能导致集合所占用的内存只增不减。

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

当集合里面的对象属性被修改后,再调用remove()方法时不起作用

如下程序:

public static void main(String[] args)
{
    Set<Person> set = new HashSet<Person>();
    Person p1 = new Person("唐僧","pwd1",25);
    Person p2 = new Person("孙悟空","pwd2",26);
    Person p3 = new Person("猪八戒","pwd3",27);
    set.add(p1);
    set.add(p2);
    set.add(p3);
    System.out.println("总共有:"+set.size()+" 个元素!"); //结果:总共有:3 个元素!
    p3.setAge(2); //修改p3的年龄,此时p3元素对应的hashcode值发生改变
    set.remove(p3); //此时remove不掉,造成内存泄漏
    set.add(p3); //重新添加,居然添加成功
    System.out.println("总共有:"+set.size()+" 个元素!"); //结果:总共有:4 个元素!
    for (Person person : set)
    {
        System.out.println(person);
    }
}

监听器没有释放造成泄露

调用一个控件的诸如addXXXListener()等方法来增加监听器,但往往在释放对象的时候却没有记住去删除这些监听器,从而增加了内存泄漏的机会。
在Android中的情况如下
系统服务可以通过Context.getSystemService 获取,它们负责执行某些后台任务,或者为硬件访问提供接口。如果Context 对象想要在服务内部的事件发生时被通知,那就需要把自己注册到服务的监听器中。然而,这会让服务持有Activity 的引用,如果在Activity onDestory时没有释放掉引用就会内存泄漏。
解决方案:
1、使用ApplicationContext代替ActivityContext:

mSensorManager = (SensorManager) this.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

改成

mSensorManager = (SensorManager) getApplicationContext().getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

2、在Activity执行onDestory时,调用反注册;

protected void onDetachedFromWindow() {        
    if (this.mActionShell != null) {        this.mActionShell.setOnClickListener((OnAreaClickListener)null);
    }        
    if (this.mButtonShell != null) { 
        this.mButtonShell.setOnClickListener((OnAreaClickListener)null);
    }        
    if (this.mCountShell != this.mCountShell) {        this.mCountShell.setOnClickListener((OnAreaClickListener)null);
    }        
    super.onDetachedFromWindow();
}

各种连接

比如数据库连接(dataSourse.getConnection()),网络连接(socket)和io连接,除非其显式的调用了其close()方法将其连接关闭,否则是不会自动被GC 回收的。对于Resultset 和Statement 对象可以不进行显式回收,但Connection 一定要显式回收,因为Connection 在任何时候都无法自动回收,而Connection一旦回收,Resultset 和Statement 对象就会立即为NULL。但是如果使用连接池,情况就不一样了,除了要显式地关闭连接,还必须显式地关闭Resultset Statement 对象(关闭其中一个,另外一个也会关闭),否则就会造成大量的Statement 对象无法释放,从而引起内存泄漏。这种情况下一般都会在try里面去的连接,在finally里面释放连接。

内部类和外部模块的引用

内部类的引用是比较容易遗忘的一种,而且一旦没释放可能导致一系列的后继类对象没有释放。此外程序员还要小心外部模块不经意的引用,例如程序员A 负责A 模块,调用了B 模块的一个方法如: public void registerMsg(Object b); 这种调用就要非常小心了,传入了一个对象,很可能模块B就保持了对该对象的引用,这时候就需要注意模块B 是否提供相应的操作去除引用。
在Android中,非静态内部类也很容易引起的内存泄露:
有的时候我们可能会在启动频繁的Activity中,为了避免重复创建相同的数据资源,可能会出现这种写法:

        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 {
        //...
        }
        }

这样就在Activity内部创建了一个非静态内部类的单例,每次启动Activity时都会使用该单例的数据,这样虽然避免了资源的重复创建,不过这种写法却会造成内存泄漏,因为非静态内部类默认会持有外部类的引用,而该非静态内部类又创建了一个静态的实例,该实例的生命周期和应用的一样长,这就导致了该静态实例一直会持有该Activity的引用,导致Activity的内存资源不能正常回收。
正确的做法:
将该内部类设为静态内部类或将该内部类抽取出来封装成一个单例,如果需要使用Context,请按照上面推荐的使用Application 的 Context(当然,Application 的 context 不是万能的,所以也不能随便乱用,对于有些地方则必须使用 Activity 的 Context)。

android开发经常会继承实现Activity/Fragment/View,此时如果你使用了匿名类,并被异步线程持有了,那要小心了,如果没有任何措施这样一定会导致泄露:

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

ref1和ref2的区别是,ref2使用了匿名内部类。我们来看看运行时这两个引用的内存:


1.png

可以看到,ref1没什么特别的。但ref2这个匿名类的实现对象里面多了一个引用:this$0这个引用指向MainActivity.this,也就是说当前的MainActivity实例会被ref2持有,如果将这个引用再传入一个异步线程,此线程和此Acitivity生命周期不一致的时候,就造成了Activity的泄露。

单例模式引起的内存泄露

不正确使用单例模式是引起内存泄漏的一个常见问题,单例对象在初始化后将在JVM的整个生命周期中存在(以静态变量的方式),如果单例对象持有外部的引用,那么这个对象将不能被JVM正常回收,导致内存泄漏。
如下程序:显然B采用singleton模式,它持有一个A对象的引用,而这个A类的对象将不能被回收。

class A{
public A(){
B.getInstance().setA(this);
}
....
}
//B类采用单例模式
class B{
    private A a;
    private static B instance=new B();

    public B(){}

    public static B getInstance(){
        return instance;
}

public void setA(A a){
  this.a=a;
}
  //getter...
} 

在Android中,单例类必须特别注意context的使用。由于单例的静态特性使得其生命周期跟应用的生命周期一样长,所以如果使用不恰当的话,很容易造成内存泄漏.
如下程序:

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;
    }
}

这是一个普通的单例模式,当创建这个单例的时候,由于需要传入一个Context,所以这个Context的生命周期的长短至关重要:
1、如果此时传入的是 Application 的 Context,因为 Application 的生命周期就是整个应用的生命周期,所以这将没有任何问题。
2、如果此时传入的是 Activity 的 Context,当这个 Context 所对应的 Activity 退出时,由于该 Context 的引用被单例对象所持有,其生命周期等于整个应用程序的生命周期,所以当前 Activity 退出时它的内存并不会被回收,这就造成泄漏了。

资源性对象Cursor,Stream没有close,View没有recyle

资源性对象比如(Cursor,File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,往往会造成内存泄漏。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,应该调用它的close()函数,将其关闭掉,然后才置为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。

构造Adapter时,没有使用缓存的ConvertView

初始时ListView会从Adapter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)。

Handler 造成的内存泄漏

为了避免 ANR 而不在主线程进行耗时操作,在处理网络任务或者封装一些请求回调等api都借助Handler来处理,但 Handler 不是万能的,对于 Handler 的使用代码编写一不规范即有可能造成内存泄漏。另外,我们知道 Handler、Message 和 MessageQueue 都是相互关联在一起的,万一 Handler 发送的 Message 尚未被处理,则该 Message 及发送它的 Handler 对象将被线程 MessageQueue 一直持有。由于 Handler 属于 TLS(Thread Local Storage) 变量, 生命周期和 Activity 是不一致的。因此这种实现方式一般很难保证跟 View 或者 Activity 的生命周期保持一致,故很容易导致无法正确释放。

    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();
    }
    }

在该 SampleActivity 中声明了一个延迟10分钟执行的消息 Message,mLeakyHandler 将其 push 进了消息队列 MessageQueue 里。当该 Activity 被 finish() 掉时,延迟执行任务的 Message 还会继续存在于主线程中,它持有该 Activity 的 Handler 引用,所以此时 finish() 掉的 Activity 就不会被回收了从而造成内存泄漏(因 Handler 为非静态内部类,它会持有外部类的引用,在这里就是指 SampleActivity)。
修复方法:在 Activity 中避免使用非静态内部类,比如上面我们将 Handler 声明为静态的,则其存活期跟 Activity 的生命周期就无关了。同时通过弱引用的方式引入 Activity,避免直接将 Activity 作为 context 传进去:

public class SampleActivity extends Activity {
  /**
   * Instances of static inner classes do not hold an implicit
   * reference to their outer class.
   */
  private static class MyHandler extends Handler {
    private final WeakReference<SampleActivity> mActivity;
    public MyHandler(SampleActivity activity) {
      mActivity = new WeakReference<SampleActivity>(activity);
    }
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
      SampleActivity activity = mActivity.get();
      if (activity != null) {
        // ...
      }
    }
  }
  private final MyHandler mHandler = new MyHandler(this);
  /**
   * Instances of anonymous classes do not hold an implicit
   * reference to their outer class when they are "static".
   */
  private static final Runnable sRunnable = new Runnable() {
      @Override
      public void run() { /* ... */ }
  };
  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    // Post a message and delay its execution for 10 minutes.
    mHandler.postDelayed(sRunnable, 1000 * 60 * 10);
    // Go back to the previous Activity.
    finish();
  }
}

综述,即推荐使用静态内部类 + WeakReference 这种方式。每次使用前注意判空。
创建一个静态Handler内部类,然后对 Handler 持有的对象使用弱引用,这样在回收时也可以回收 Handler 持有的对象,但是这样做虽然避免了 Activity 泄漏,不过 Looper 线程的消息队列中还是可能会有待处理的消息,所以我们在 Activity 的 Destroy 时或者 Stop 时应该移除消息队列 MessageQueue 中的消息。
下面几个方法都可以移除 Message:

public final void removeCallbacks(Runnable r);
public final void removeCallbacks(Runnable r, Object token);
public final void removeCallbacksAndMessages(Object token);
public final void removeMessages(int what);
public final void removeMessages(int what, Object object);

避免内存泄露的方法

使用软/弱引用

在Android应用的开发中,为了防止内存溢出,在处理一些占用内存大而且声明周期较长的对象时候,可以尽量应用软引用和弱引用技术。

尽量避免使用 static 成员变量

如果成员变量被声明为 static,那我们都知道其生命周期将与整个app进程生命周期一样。
这会导致一系列问题,如果你的app进程设计上是长驻内存的,那即使app切到后台,这部分内存也不会被释放。按照现在手机app内存管理机制,占内存较大的后台进程将优先回收,如果此app做过进程互保保活,那会造成app在后台频繁重启。当手机安装了你参与开发的app以后一夜时间手机被消耗空了电量、流量,你的app不得不被用户卸载或者静默。
这里修复的方法是:
不要在类初始时初始化静态成员。可以考虑lazy初始化。 架构设计上要思考是否真的有必要这样做,尽量避免。如果架构需要这么设计,那么此对象的生命周期你有责任管理起来。

避免重写 finalize()

1、finalize 方法被执行的时间不确定,不能依赖与它来释放紧缺的资源。时间不确定的原因是: 虚拟机调用GC的时间不确定 Finalize daemon线程被调度到的时间不确定
2、finalize 方法只会被执行一次,即使对象被复活,如果已经执行过了 finalize 方法,再次被 GC 时也不会再执行了,原因是:含有 finalize 方法的 object 是在 new 的时候由虚拟机生成了一个 finalize reference 在来引用到该Object的,而在 finalize 方法执行的时候,该 object 所对应的 finalize Reference 会被释放掉,即使在这个时候把该 object 复活(即用强引用引用住该 object ),再第二次被 GC 的时候由于没有了 finalize reference 与之对应,所以 finalize 方法不会再执行。
3、含有Finalize方法的object需要至少经过两轮GC才有可能被释放。

参考

https://github.com/GeniusVJR/LearningNotes/blob/master/Part1/Android/Android%E5%86%85%E5%AD%98%E6%B3%84%E6%BC%8F%E6%80%BB%E7%BB%93.md

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