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00 前言

演讲人介绍

Rechard Uhler，Android Runtime 开发工程师。为便于写作，笔者将以第一人称视角对视频内容进行概述。

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视频地址：

https://www.youtube.com/watch?v=w7K0jio8afM&list=PLpvKQarSfUV0l-fMxTrJIDF3IvwoXlGOA

02 正文

想要进行内存优化，就必须对 Android 内存管理机制有比较深入的了解，这样才能保证应用在低端机上也能有良好的表现。不同的内存类型，包括 Shared Memory，Dex Memory 以及 GPU Memory， 都会对用户体验产生影响。

我在过去的三年时间里，都在致力于深入理解 Android 应用内存管理机制。那么，为什么 App 开发工程师也要关注内存占用呢？于我而言，主要是因为 Android 生态系统。如果一个 Android 应用在低端设备上用户体验不好（比如经常卡顿），那么 OEM(Original Entrusted Manufacture) 就不愿再生产这样的设备，进而导致这部分用户被排除在 Android 生态系统之外。

本次课题主要讨论三点内容：

• 低内存时 Android 系统的工作机制

• 如何评估应用内存使用情况

• 如何减少应用内存占用

低内存时 Android 系统的工作机制

首先，需要介绍物理内存的概念，然后引入 Android Low Memory Killer。

• 物理内存

设备的物理内存被分为很多页（Page），每页 4KB。不同的页用来做不同的事情：

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橘黄色的是已使用页，黄色的是缓存页（数据在磁盘上有备份，所以 Cache Pages 是可以被回收的），绿色的是空闲页。

用于回收 Cached pages 的 kswapd 进程

这是一个 2G 内存的手机，X 轴表示使用时间，Y 轴表示内存使用情况。随着打开的应用越来越多，Used Pages 也越来越多，而 Cached Pages 和 Free Pages 则越来越少。当 Free Pages 低于 kswapd 的阈值时，Linux 内核就会通过 kswapd 进程对 Cached Pages 进行回收。当应用再次访问 Cached Pages 上的内容时，就需要从磁盘上重新加载。如果 Cached Pages 太少的话，设备就可能死机：

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所以，在 Android 上我们有个机制叫 Low Memory Killer，当 Cached Pages 太少时，就会被触发。它的工作方式是根据进程的优先级，选择性地杀死某个进程，释放该进程占用的所有资源以满足内存分配需要：

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如上图所示，当 Cached Pages 低于 LMK 阈值时，将会触发低内存杀死机制。

LMK（Low Memory Killer）

如果 LMK 杀掉的是用户正在交互或可以感知的进程，将会导致非常不友好的用户体验。所以 Android SystemServer 进程维护了一张进程优先级列表，LMK 根据这张表来决定先杀死哪个进程：

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• Perceptible 指的是非用户直接交互的进程，比如在后台播放音乐的音乐播放器进程；

• Previous 指的是切换至当前前台应用前的应用进程；

• Cached 指缓存的进程，这可能是退至后台的应用进程，也可能是已经退出的应用进程，目的是为了实现应用间的快速切换。所以，Cached 进程也是优先级最低的进程：

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如上图所示，当已用内存超过 LMK 阈值时，LMK 将从 Cached 列表底部开始杀死进程。如果可用内存还是不满足分配需要，那么将会按照上表所示优先级自底向上杀死进程，直到准备 Kill SystemServer 进程，这将导致手机重启。

所以，你可以想象 LMK 在低内存手机上的情景：

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如上图所示，LMK 将一直处于活跃状态，具体表现就是应用卡顿、桌面黑屏重启，手机死机等等。如此，OEM 将不愿生产这些设备。

评估应用内存使用情况

那么，我们怎么知道 App 使用了多少内存呢？

• 物理内存追踪

之前提到，设备的物理内存被分为很多页（Page），Linux Kernel 将会持续跟踪每个进程使用的 Pages，所以只要对进程使用的 Pages 进行计数即可：

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但实际情况远比这要复杂的多，因为有些 Pages 是进程间共享的：

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共享内存页计数方法

RSS（Resident Set Size）：App 完全负责

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PSS（Proportional Set Size）：App 按比例负责，比如下图所示两个进程共享，那就负责一半。如果三个进程共享，那就负责三分之一：

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USS（Unique Set Size）：App 无责：

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但实际上，至少需要系统级别的上下文才能知道识别 RSS 与 USS。所以通常都是使用 PSS 来计算，这也可以避免多计或者少计 Shared Pages。你可以使用：

adb shell dumpsys meminfo -s [process] 

命令来查看一个进程的 PSS 使用情况：

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最底部的 TOTAL 代表的就是应用按比例占用的总内存大小。

应用内存占用分析

如果想要应用支持的功能越多，UI 越炫酷，那就需要更多的内存分配。既想马儿跑，又想马儿不吃草的事情是不存在的：

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• 内存占用影响因素

应用使用场景：很好理解，哪个页面比较炫、动效多、或者使用了 webview，那这个时候 App 占用的内存就高：

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平台配置：很好理解，比如手机的分辨率越高，相同 dp 的图片占用的内存就越大，所以高档手机上，App 的内存占用肯定比低档手机高：

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设备内存压力：设备内存越紧张，越可能触发 GC，导致 App 占用内存比设备内存充裕时低：

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所以，你应当在相同的内存压力下评估你的 App 内存占用：

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由于内存压力不好控制，所以建议评估前，先一键清理所有进程，然后再测试。

减少应用内存占用

使用 Android Studio 的 Memory Profiler，可以查看当前 Java 堆上分配了哪些对象、对象大小以及对象引用链和被引用链等很多信息。Live Allocation 中有 image heap、zygote heap、app heap 等可以选择，但是我建议你只关注 app heap。因为 image heap 和 zygote heap 是 App 启动时从系统继承过来的，对于这部分内存占用，我们基本上无能为力： image

关于 Memory Profiler 的细节我不会讲太多，因为明天中午 12:30 Esteban 将会详细讲解 Profiler 的用法，毕竟这是他们团队开发的。所以，我强力推荐你们也参加一下明天的宣讲会。

Java Heap 以外的内存占用分析

上面提到，TOTAL 是 PSS，那么这张图中，除了 Java Heap，其它的是什么意思呢？对于这部分内存占用，我们又能做什么呢？

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这就比较好玩了，因为这部分大多是由 Android 平台产生的，如果你真的想理解他们，那么你需要学习很多专业知识。比如 Framework 是如何实现 View 系统及 Resource 管理的，Native Code 是如何执行的，WebView 是如何工作的，Android Runtime 是如何执行你的代码的，HAL 如何管理你的 Graphics 以及 Linux 内核的虚拟内存管理方式等等。

顺便说一下，我生活在这儿，这个橘黄色的方块里（Android Runtime）：

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Android 平台产生的内存占用诊断

那么，对于平台产生的内存占用，我们需要使用工具来诊断吗？首先，我们可以使用：

adb shell dumpsys meminfo -a [process]

来查看更详细的信息（以下数据为笔者自己开发的 App 的内存占用情况）：

Applications Memory Usage (in Kilobytes):Uptime: 498024399 Realtime: 1230430304** MEMINFO in pid 10898 [com.yuloran.wanandroid_java] **                   Pss      Pss   Shared  Private   Shared  Private  SwapPss     Heap     Heap     Heap                 Total    Clean    Dirty    Dirty    Clean    Clean    Dirty     Size    Alloc     Free                ------   ------   ------   ------   ------   ------   ------   ------   ------   ------  Native Heap    35822        0      824    35764       32       24     8740    75776    38786    36989  Dalvik Heap     4001        0      304     3552       72      412      240     6847     3424     3423 Dalvik Other     5256        0       48     5256        0        0        0                                   Stack      120        0        4      120        0        0        0                                  Ashmem      130        0        4      128        4        0        0                                 Gfx dev     2596        0        0     2596        0        0        0                               Other dev       16        0      104        0        0       16        0                                .so mmap    23782    22188     1132      504    13320    22188       15                               .jar mmap       68        0        8       68        0        0        0                               .apk mmap     8029       24        0     7684     1872       24        0                               .ttf mmap      223       20        0        0      956       20        0                               .dex mmap    21974    19864        0       20    13080    19864        0                               .oat mmap      377       64        0        0     3620       64        0                               .art mmap     6547      404      868     5852     7584      404       24                              Other mmap      408        0       12        8      644      376        0                              EGL mtrack    24660        0        0    24660        0        0        0                               GL mtrack     4524        0        0     4524        0        0        0                                 Unknown     2130        0      184     2124        0        0        0                                   TOTAL   140702    42564     3492    92860    41184    43392       39    82623    42210    40412 Dalvik Details        .Heap     3308        0        0     3308        0        0        0                                    .LOS       42        0       16       12        4       28        4                            .LinearAlloc     4020        0       20     4020        0        0        0                                     .GC      384        0       16      384        0        0        0                               .JITCache      596        0        0      596        0        0        0                                 .Zygote      583        0      288      164       68      384        0                              .NonMoving       68        0        0       68        0        0        0                            .IndirectRef      256        0       12      256        0        0        0                            App Summary                       Pss(KB)                        ------           Java Heap:     9808         Native Heap:    35764                Code:    50436               Stack:      120            Graphics:    31780       Private Other:     8344              System:     4450               TOTAL:   140702       TOTAL SWAP PSS:       39 Objects               Views:      207         ViewRootImpl:        1         AppContexts:        3           Activities:        1              Assets:       18        AssetManagers:        3       Local Binders:       24        Proxy Binders:       23       Parcel memory:        8         Parcel count:       34    Death Recipients:        3      OpenSSL Sockets:        0            WebViews:        0 SQL         MEMORY_USED:      345  PAGECACHE_OVERFLOW:       55          MALLOC_SIZE:      117 DATABASES      pgsz     dbsz   Lookaside(b)          cache  Dbname         4       20             41        17/38/5  /data/user/0/com.yuloran.wanandroid_java/databases/app_database.db         4       12                         0/0/0    (attached) temp         4       20             40         3/19/4  /data/user/0/com.yuloran.wanandroid_java/databases/app_database.db (1)

• Private Dirty Memory 类似于之前说过的 Used Memory；

• Private Clean Memory 类似于 之前说过的 Cached Memory。

下面又介绍了几种工具，showmap、ahat、debug malloc等，略。。。因为他下面说到：

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总的来说就是：可以，但没必要。因为这需要了解很多专业知识，而且很多数据是可见但不可控的。

内存优化建议

• 优化 Java 堆上的对象

很多内存虽然不在 Java 堆分配，但是其生命周期跟 Java 堆上分配的对象相绑定：

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所以，优化 Java Heap 上的对象，也有助于其它类型内存的回收。

• 减小 apk 体积

因为很多在 apk 中占据磁盘空间的文件，在运行期也会占据内存空间：

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因为 apk 占据的磁盘空间大小是固定的，所以压缩 apk 大小比降低内存占用更容易。更多 apk 大小优化方法请查看 Best Practices to Slim Down Your App Size，视频地址为：

https://www.youtube.com/watch?v=AdfKNgyT438

02 结论言

本期视频主要讲述了 Android 的 Low Memory Killer 机制、如何评估应用的内存使用情况以及如何减少应用内存占用，来源于 Google Android Runtime 开发工程师 Rechard Uhler 的经验总结，可以说很靠谱了。

就笔者自身的开发经验来看，内存泄露比较容易解决，只是有的泄露是由于第三方 SDK 或者 Framework 导致的，此时只能通过反射来修复。如果反射也修复不了，但是不存在持续泄露，即仅泄露一次，也可以不作处理，或者通过商务推动去解决。而减少内存占用则比较困难，毕竟要想 App 功能丰富，那势必会占用更多的内存。而且现在很多项目是多人团队开发，每个人可能只负责一小块，对整个应用的掌控能力不足，进行内存调休就更困难了。所以，内存调优工作需要丰富的编程经验及架构经验，除了 Java 以外，还需要对 Android 的很多 UI 控件有比较深入的理解，因为在 Android 平台上，内存占用大头永远是 UI，主要是 Bitmap。

内存优化，任重而道远。

【附】相关架构及资料

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