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如何防止内存泄漏

如何防止内存泄漏

作者: 学习不断 | 来源:发表于2017-12-05 10:56 被阅读31次

内存泄露

说到内存泄露,就不得不提到内存溢出,这两个比较容易混淆的概念,我们来分析一下。

内存泄露程序在向系统申请分配内存空间后(new),在使用完毕后未释放。结果导致一直占据该内存单元,我们和程序都无法再使用该内存单元,直到程序结束,这是内存泄露。

内存溢出程序向系统申请的内存空间超出了系统能给的。比如内存只能分配一个int类型,我却要塞给他一个long类型,系统就出现oom。又比如一车最多能坐5个人,你却非要塞下10个,车就挤爆了。

大量的内存泄露会导致内存溢出(oom)。

内存

想要了解内存泄露,对内存的了解必不可少。

JAVA是在JVM所虚拟出的内存环境中运行的,JVM的内存可分为三个区:堆(heap)、栈(stack)和方法区(method)。

栈(stack):是简单的数据结构,但在计算机中使用广泛。栈最显著的特征是:LIFO(Last In, First Out, 后进先出)。比如我们往箱子里面放衣服,先放入的在最下方,只有拿出后来放入的才能拿到下方的衣服。栈中只存放基本类型和对象的引用(不是对象)。

堆(heap)堆内存用于存放由new创建的对象和数组。在堆中分配的内存,由java虚拟机自动垃圾回收器来管理。JVM只有一个堆区(heap)被所有线程共享,堆中不存放基本类型和对象引用,只存放对象本身。

方法区(method):又叫静态区,跟堆一样,被所有的线程共享。方法区包含所有的class和static变量。

内存的概念大概理解清楚后,要考虑的问题来了:

到底是哪里的内存会让我们造成内存泄露?

内存泄露原因分析

在JAVA中JVM的栈记录了方法的调用,每个线程拥有一个栈。在线程的运行过程当中,执行到一个新的方法调用,就在栈中增加一个内存单元,即帧(frame)。在frame中,保存有该方法调用的参数、局部变量和返回地址。然而JAVA中的局部变量只能是基本类型变量(int),或者对象的引用。所以在栈中只存放基本类型变量和对象的引用。引用的对象保存在堆中。

当某方法运行结束时,该方法对应的frame将会从栈中删除,frame中所有局部变量和参数所占有的空间也随之释放。线程回到原方法继续执行,当所有的栈都清空的时候,程序也就随之运行结束。

而对于堆内存,堆存放着普通变量。在JAVA中堆内存不会随着方法的结束而清空,所以在方法中定义了局部变量,在方法结束后变量依然存活在堆中。

综上所述,栈(stack)可以自行清除不用的内存空间。但是如果我们不停的创建新对象,堆(heap)的内存空间就会被消耗尽。所以JAVA引入了垃圾回收(garbage collection,简称GC)去处理堆内存的回收,但如果对象一直被引用无法被回收,造成内存的浪费,无法再被使用。所以对象无法被GC回收就是造成内存泄露的原因!

垃圾回收机制

垃圾回收(garbage collection,简称GC)可以自动清空堆中不再使用的对象。在JAVA中对象是通过引用使用的。如果再没有引用指向该对象,那么该对象就无从处理或调用该对象,这样的对象称为不可到达(unreachable)。垃圾回收用于释放不可到达的对象所占据的内存。

实现思想:我们将栈定义为root,遍历栈中所有的对象的引用,再遍历一遍堆中的对象。因为栈中的对象的引用执行完毕就删除,所以我们就可以通过栈中的对象的引用,查找到堆中没有被指向的对象,这些对象即为不可到达对象,对其进行垃圾回收。

内存泄露原因

如果持有对象的强引用,垃圾回收器是无法在内存中回收这个对象。

内存泄露的真因是:持有对象的强引用,且没有及时释放,进而造成内存单元一直被占用,浪费空间,甚至可能造成内存溢出!

其实在Android中会造成内存泄露的情景无外乎两种:

全局进程(process-global)的static变量。这个无视应用的状态,持有Activity的强引用的怪物。

活在Activity生命周期之外的线程。没有清空对Activity的强引用。

检查一下你的项目中是否有以下几种情况:

Static Activities

Static Views

Inner Classes

Anonymous Classes

Handler

Threads

TimerTask

Sensor Manager

推荐一个可检测app内存泄露的项目:LeakCanary(可以检测app的内存泄露)

八种容易发生内存泄漏的代码与对策

其中,尤其严重的是泄漏Activity对象,因为它占用了大量系统内存。不管内存泄漏的代码表现形式如何,其核心问题在于:

在Activity生命周期之外仍持有其引用。

幸运的是,一旦泄漏发生且被定位到了,修复方法是相当简单的。

Static Actitivities

这种泄漏

private static MainActivity activity;

void setStaticActivity() {

activity = this;

}

构造静态变量持有Activity对象很容易造成内存泄漏,因为静态变量是全局存在的,所以当MainActivity生命周期结束时,引用仍被持有。这种写法开发者是有理由来使用的,所以我们需要正确的释放引用让垃圾回收机制在它被销毁的同时将其回收。

Android提供了特殊的Set集合https://developer.android.com/reference/java/lang/ref/package-summary.html#classes

允许开发者控制引用的“强度”。Activity对象泄漏是由于需要被销毁时,仍然被强引用着,只要强引用存在就无法被回收。

可以用弱引用代替强引用。

https://developer.android.com/reference/java/lang/ref/WeakReference.html.

弱引用不会阻止对象的内存释放,所以即使有弱引用的存在,该对象也可以被回收。

private static WeakReference activityReference;

void setStaticActivity() {

activityReference = new WeakReference(this);

}

Static Views

静态变量持有View

private static View view;

void setStaticView() {

view = findViewById(R.id.sv_button);

}

由于View持有其宿主Activity的引用,导致的问题与Activity一样严重。弱引用是个有效的解决方法,然而还有另一种方法是在生命周期结束时清除引用,Activity#onDestory()方法就很适合把引用置空。

private static View view;

@Override

public void onDestroy() {

super.onDestroy();

if (view != null) {

unsetStaticView();

}

}

void unsetStaticView() {

view = null;

}

Inner Class

这种泄漏

private static Object inner;

void createInnerClass() {

class InnerClass {

}

inner = new InnerClass();

}

与上述两种情况相似,开发者必须注意用非静态内部类,因为非静态内部类持有外部类的隐式引用,容易导致意料之外的泄漏。然而内部类可以访问外部类的私有变量,只要我们注意引用的生命周期,就可以避免意外的发生。

避免静态变量

这样持有内部类的成员变量是可以的。

private Object inner;

void createInnerClass() {

class InnerClass {

}

inner = new InnerClass();

}

Anonymous Classes

前面我们看到的都是持有全局生命周期的静态成员变量引起的,直接或间接通过链式引用Activity导致的泄漏。这次我们用AsyncTask

void startAsyncTask() {

new AsyncTask() {

@Override protected Void doInBackground(Void... params) {

while(true);

}

}.execute();

}

Handler

void createHandler() {

new Handler() {

@Override public void handleMessage(Message message) {

super.handleMessage(message);

}

}.postDelayed(new Runnable() {

@Override public void run() {

while(true);

}

}, Long.MAX_VALUE >> 1);

}

Thread

void scheduleTimer() {

new Timer().schedule(new TimerTask() {

@Override

public void run() {

while(true);

}

}, Long.MAX_VALUE >> 1);

}

全部都是因为匿名类导致的。匿名类是特殊的内部类——写法更为简洁。当需要一次性特殊的子类时,Java提供的语法糖能让表达式最少化。这种很赞很偷懒的写法容易导致泄漏。正如使用内部类一样,只要不跨越生命周期,内部类是完全没问题的。但是,这些类是用于产生后台线程的,这些Java线程是全局的,而且持有创建者的引用(即匿名类的引用),而匿名类又持有外部类的引用。线程是可能长时间运行的,所以一直持有Activity的引用导致当销毁时无法回收。

这次我们不能通过移除静态成员变量解决,因为线程是于应用生命周期相关的。为了避免泄漏,我们必须舍弃简洁偷懒的写法,把子类声明为静态内部类。

静态内部类不持有外部类的引用,打破了链式引用。

所以对于AsyncTask

private static class NimbleTask extends AsyncTask {

@Override protected Void doInBackground(Void... params) {

while(true);

}

}

void startAsyncTask() {

new NimbleTask().execute();

}

Handler

private static class NimbleHandler extends Handler {

@Override public void handleMessage(Message message) {

super.handleMessage(message);

}

}

private static class NimbleRunnable implements Runnable {

@Override public void run() {

while(true);

}

}

void createHandler() {

new NimbleHandler().postDelayed(new NimbleRunnable(), Long.MAX_VALUE >> 1);

}

TimerTask

private static class NimbleTimerTask extends TimerTask {

@Override public void run() {

while(true);

}

}

void scheduleTimer() {

new Timer().schedule(new NimbleTimerTask(), Long.MAX_VALUE >> 1);

}

但是,如果你坚持使用匿名类,只要在生命周期结束时中断线程就可以。

private Thread thread;

@Override

public void onDestroy() {

super.onDestroy();

if (thread != null) {

thread.interrupt();

}

}

void spawnThread() {

thread = new Thread() {

@Override public void run() {

while (!isInterrupted()) {

}

}

}

thread.start();

}

Sensor Manager

这种泄漏

void registerListener() {

SensorManager sensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);

Sensor sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ALL);

sensorManager.registerListener(this, sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST);

}

使用Android系统服务不当容易导致泄漏,为了Activity与服务交互,我们把Activity作为监听器,引用链在传递事件和回调中形成了。只要Activity维持注册监听状态,引用就会一直持有,内存就不会被释放。

在Activity结束时注销监听器

private SensorManager sensorManager;

private Sensor sensor;

@Override

public void onDestroy() {

super.onDestroy();

if (sensor != null) {

unregisterListener();

}

}

void unregisterListener() {

sensorManager.unregisterListener(this, sensor);

}

总结

Activity泄漏的案例我们已经都走过一遍了,其他都大同小异。建议日后遇到类似的情况时,就使用相应的解决方法。内存泄漏只要发生过一次,通过详细的检查,很容易解决并防范于未然。

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