Android程序的內(nèi)存泄漏與規(guī)避方法

引言

Android應(yīng)用程序中內(nèi)存使用的問題經(jīng)常容易被忽視，在傳統(tǒng)的編程語言中(例如C語言)，回收內(nèi)存的任務(wù)是由程序本身來完成的，程序可以顯式分配和釋放變量所占用的內(nèi)存。Android[1]應(yīng)用程序采用Java編程語言編寫，而Java區(qū)別于其他語言的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)就是它通過垃圾收集器(Garbage Collection，GC) 自動(dòng)管理內(nèi)存的回收，Java程序員只需通過內(nèi)存分配操作創(chuàng)建對(duì)象，而無須關(guān)心對(duì)象占用的空間是如何被收回的。因此很多程序員認(rèn)為在Java中不必?fù)?dān)心內(nèi)存泄漏的問題，然而實(shí)際并非如此，Java中仍然存在著內(nèi)存泄漏。Android應(yīng)用程序運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)中，而嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存的總量非常有限，因此如何合理地規(guī)避“內(nèi)存泄露”問題也就顯得十分關(guān)鍵。

1　造成Android應(yīng)用程序內(nèi)存泄漏的原因

1.1　引用沒釋放造成的內(nèi)存泄露

(1) 注冊(cè)沒有取消造成的內(nèi)存泄漏

這種Android的內(nèi)存泄露比純Java的內(nèi)存泄漏還要嚴(yán)重，因?yàn)槠渌恍〢ndroid程序可能引用系統(tǒng)的Android程序的對(duì)象(比如注冊(cè)機(jī)制)。即使Android程序已經(jīng)結(jié)束了，但是別的應(yīng)用程序仍然還有對(duì)Android程序的某個(gè)對(duì)象的引用，泄漏的內(nèi)存依然不能被垃圾回收。

(2) 集合中對(duì)象沒有關(guān)閉造成的內(nèi)存泄漏

通常把一些對(duì)象的引用加入到了集合中，當(dāng)我們不需要該對(duì)象時(shí)，并沒有把它的引用從集合中清理掉，慢慢地這個(gè)集合就會(huì)越來越大。如果這個(gè)集合是靜態(tài)的話，那情況就會(huì)更嚴(yán)重。

1.2　資源對(duì)象沒有關(guān)閉造成的內(nèi)存泄漏

資源對(duì)象比如Cursor、File文件等往往都用了一些緩沖，在不使用的時(shí)候應(yīng)該及時(shí)關(guān)閉它們，以便它們的緩沖及時(shí)回收內(nèi)存。這些緩沖不僅存在于Java虛擬機(jī)內(nèi)，還存在于Java虛擬機(jī)外，如果僅僅是把它的引用設(shè)置為空,而不關(guān)閉它們，那么往往會(huì)造成內(nèi)存泄漏。

一些不良代碼造成的內(nèi)存壓力原因如下：

◆ Bitmap沒有調(diào)用recycle( );

◆ 構(gòu)造Adapter時(shí)，沒有使用緩存的convertView;

◆ ThreadLocal使用不當(dāng);

◆ 其他。

2　內(nèi)存泄漏的檢測(cè)及定位

2.1　內(nèi)存泄漏的檢測(cè)

Android應(yīng)用程序是基于虛擬機(jī)的，其內(nèi)存管理都是由Dalvik[2]代為管理，GC的回收不是及時(shí)的。一個(gè)正常的應(yīng)用程序在其運(yùn)行穩(wěn)定后其內(nèi)存的占用量是基本穩(wěn)定的，不應(yīng)該是無限制的增長(zhǎng)。同樣，對(duì)任何一個(gè)類的對(duì)象的使用個(gè)數(shù)也有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的上限，不應(yīng)該是持續(xù)增長(zhǎng)的。當(dāng)我們持續(xù)地觀察某個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)行過程中使用內(nèi)存的大小和各實(shí)例的個(gè)數(shù)時(shí)，如果內(nèi)存的大小持續(xù)增長(zhǎng)，則說明系統(tǒng)存在內(nèi)存泄漏的問題;如果特定類的實(shí)例對(duì)象個(gè)數(shù)隨時(shí)間而增長(zhǎng)，則說明這個(gè)類的實(shí)例可能存在泄漏情況。比如一個(gè)Activity被關(guān)掉之后，其內(nèi)存的引用對(duì)象會(huì)在下次GC回收[3]的時(shí)候通過回收算法計(jì)算，如果這部分內(nèi)存已經(jīng)屬于可回收的對(duì)象，那么這些垃圾對(duì)象會(huì)被一并回收，內(nèi)存未泄漏趨勢(shì)圖如圖1所示。

圖1　內(nèi)存未泄漏趨勢(shì)圖

內(nèi)存泄漏趨勢(shì)圖如圖2所示。在重復(fù)打開關(guān)閉某個(gè)應(yīng)用程序的時(shí)候，內(nèi)存一直在向上爬升，也就是說每次關(guān)閉這個(gè)Activity的時(shí)候，有些應(yīng)該釋放的內(nèi)存并沒有被釋放掉。由此我們可以確定這個(gè)應(yīng)用程序存在著內(nèi)存泄漏的問題。

圖2　內(nèi)存泄漏趨勢(shì)圖

2.2　內(nèi)存泄漏的位置定位

查找內(nèi)存泄漏一種比較徹底的方法就是代碼走查，我們可以一行一行地分析對(duì)象的創(chuàng)建去留等等[4]，但會(huì)很耗時(shí)間也比較迷茫。這里可以通過Eclipse Memory Analyzer Tool(MAT)工具來定位內(nèi)存泄漏的位置，該方法只適用于Java層的查找，對(duì)C/C++沒用，也就是說只針對(duì)于被虛擬機(jī)來管理的進(jìn)程和內(nèi)存。MAT的解析文件是.hprof文件，這個(gè)文件里面存放了某進(jìn)程的內(nèi)存快照，MAT通過解析.hprof文件就會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)內(nèi)存泄漏推測(cè)報(bào)告，通過分析這個(gè)報(bào)告就可以準(zhǔn)確定位到有可能存在內(nèi)存泄漏的具體位置。

然而，還有一些內(nèi)存泄漏通過MAT是查不出來的，比如native的代碼，對(duì)C/C++是無能為力的，對(duì)于這些問題本文并沒有做過多的研究。

3　規(guī)避內(nèi)存泄漏的方法

在編寫應(yīng)用程序的過程中，對(duì)于BraodcastReceiver、ContentObserver、FileObserver在Activity onDestory或者某類聲明周期結(jié)束之后一定要注銷掉，否則這個(gè)Activity類會(huì)被系統(tǒng)強(qiáng)引用，不會(huì)被內(nèi)存回收。

在定義成員變量時(shí)，不要直接對(duì)Activity進(jìn)行引用而作為成員變量。如果不得不這么做，那么可以用private Weak Reference mActivity來聲明。同樣，對(duì)于Service等其他有自己聲明周期的對(duì)象來說，直接引用都需要謹(jǐn)慎考慮是否會(huì)存在內(nèi)存泄漏的可能。

在應(yīng)用程序中，很多內(nèi)存泄漏是由于循環(huán)引用而造成的，比如a中包含了b，b中包含了c，c中又包含a，這樣只要一個(gè)對(duì)象存在，那么其他對(duì)象肯定會(huì)一直常駐內(nèi)存。因此，在編寫應(yīng)用程序時(shí)要從邏輯上來分析是否需要這樣的設(shè)計(jì)。

Bitmap對(duì)象不再使用時(shí)，調(diào)用recycle()方法釋放內(nèi)存。如果一個(gè)Bitmap對(duì)象比較占內(nèi)存，當(dāng)它不再被使用的時(shí)候，可以調(diào)用Bitmap.recycle()方法回收此對(duì)象的像素所占用的內(nèi)存，這個(gè)不是必須的，可視情況而定。

還要注意釋放對(duì)象的引用。當(dāng)一個(gè)生命周期較短的對(duì)象A，被一個(gè)生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象B保有其引用的情況下，在A的生命周期結(jié)束時(shí)，要在B中清除掉對(duì)A的引用。

4　內(nèi)存監(jiān)測(cè)工具DDMS和內(nèi)存分析工具M(jìn)AT

4.1　內(nèi)存監(jiān)測(cè)工具DDMS

我們?cè)陂_發(fā)Android應(yīng)用程序時(shí)，很容易造成內(nèi)存的泄漏，這時(shí)需要一些工具來幫助我們檢查代碼中是否存在會(huì)造成內(nèi)存泄漏的不良代碼。在Android tools的DDMS里面帶有一個(gè)內(nèi)存監(jiān)測(cè)工具Heap，用它來監(jiān)測(cè)應(yīng)用程序使用內(nèi)存的情況，這里需要和Eclipse配合使用。利用 Heap工具監(jiān)測(cè)應(yīng)用進(jìn)程使用內(nèi)存情況的方法如下：

① 首先啟動(dòng)Eclipse，切換到DDMS透視圖，并確認(rèn)Devices視圖、Heap視圖都已打開。將要測(cè)試的設(shè)備(比如手機(jī))通過USB數(shù)據(jù)線連接到電腦上，連接成功后，會(huì)在DDMS的Devices視圖界面中顯示手機(jī)設(shè)備的序列號(hào)，以及設(shè)備中正在運(yùn)行的部分進(jìn)程信息。