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Android 变量生命周期、变量内存释放机制、GC触发时机研究

Android 变量生命周期、变量内存释放机制、GC触发时机研究

作者: 大鼓书 | 来源:发表于2022-04-21 00:05 被阅读0次

    Android的GC机制是可达性回收,具体本文就不再具体阐述了,本文只分析android系统什么时候会触发GC,以及监听Object对象被回收的时机:

    先看下面的代码的注释,先明白我说的全局变量 局部变量 说的是什么意思

    class DetailActivity : AppCompatActivity() {
        //这个house就是全局变量
        private var house: House? = null
      
        override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
            super.onCreate(savedInstanceState)
            setContentView(R.layout.activity_detail)
            //这个person就是局部变量
            val person = Person()
          }
      
         findViewById<TextView>(R.id.button).setOnClickListener { v->
                //这个person2就是局部变量
                person2 = Person()
                Log.e("dq","create Person "+person2!!.hashCode());
            }
    }
    
    • 1、Activity中定义的全局变量,如果不为null,那么只能在 Activity 的onDestory()的5秒后被GC释放内存,xml里的View的内存机制也是一样 无论你有没有把View设置为全局变量
    • Activity中定义的全局变量如果被你 = null,那么他的生命周期和局部变量是一样的,都是在触发GC的时候会释放内存
    • 很多手机,你用代码主动调用System.gc() 毫无效果
    • 如果内存不紧张,那么系统会在当前Activity走了生命周期方法(比如onPause、onDestory)后再过5、6秒触发GC(onDestory后5秒是一定会GC的,home回到桌面会走onPause再过5秒也会GC。但是再回来走onResume就不GC了)
    • onDestory的5秒后触发了GC,Activity和全局变量才彻底被回收(即:WeakReference.get() == null)
    • 系统触发GC有时候会在logcat里打印,有时候不会,虽然GC会 stop 所有线程,但是简单的GC 的pause的时长只有5ms,0.0004秒
    com.dq.qkotlin: Background young concurrent copying GC freed 58306(1766KB) AllocSpace objects, 4(68KB) LOS objects, 32% free, 3959KB/5892KB, paused 5.216ms total 23.590ms
    
    • 所以GC比你想象中频繁的多
    • 如果你的Object比较简单,里面就包含几个String,int。那么这个Object占用的内存非常少,10000个Object只占用2M的内存,我当时轮询创建了1000多个局部变量Object,都没触发系统GC。也就是说这1000多个局部变量Object都在内存里没释放
    • 即便如此,还是不建议你疯狂的创建局部变量,因为可能出现无连续可用内存而导致oom
    • 如果你创建的局部变量非常大,就会"惊动"系统,系统会主动触发GC来回收局部变量

    意外发现

    • 我研究发现,如果我来回频繁的上下滚动RecyclerView或ListView(即便滚动的距离非常短,没触发ViewHolder的复用)。就仅仅是手指在屏幕上快速的上下戳动10秒左右,也会触发GC(而且当时我并没有new Object()

    • 这是唯一我发现的 Activity生命周期没改变内存占用不紧张 的情况下也会触发GC的场景,推测可能是android底层自己处理的

    • 存储同样的数据,HashMap的内存占用约等于Model的3倍,我原本以为会是17倍左右,毕竟他底层是个int[16] 。但是实际测试只是3倍左右

    //每调用一次创建十万个对象,检测内存变化
                    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                        linklist.add(new Object()); //内存变化:73M - 76M - 79M  - 82M
                        linklist.add(new HashMap<String,String>()); //内存变化:79M - 85M - 91M
    
                        GiftBean bean = new GiftBean();
                        bean.setTitle("1");
                        linklist.add(bean); //71M - 77M - 83M - 88M - 94M = 每次差额为6M
    
                        HashMap<String,String> map = new HashMap<String,String>();
                        map.put("title","1");
                        linklist.add(map); //72M - 88M - 105M - 121M = 每次差额为17M
                    }
    

    如何监听变量生命周期?

    class Person : Object() {
    
        var name: String? = null
    
        //走了finalize方法就说明该Object被回收了
        @kotlin.jvm.Throws(Throwable::class)
        override fun finalize() {
            Log.e("dq","Person 被回收 " +hashCode())
        }
    }
    

    如何监听系统GC?

    public class GcWatcherInternal {
    
        private static WeakReference<GcWatcher> sGcWatcher;
    
        private static ArrayList<Runnable> sGcWatchers = new ArrayList<>();
        private static Object lock = new Object();
    
        private static final class GcWatcher {
            @Override
            protected void finalize() throws Throwable {
                sLastGcTime = SystemClock.uptimeMillis();
                ArrayList<Runnable> sTmpWatchers;
                synchronized (lock) {
                    sTmpWatchers = sGcWatchers;
                    try {
                        for (int i = 0; i < sTmpWatchers.size(); i++) {
                            if (sTmpWatchers.get(i) != null) {
                                sTmpWatchers.get(i).run();
                            }
                        }
                    } catch (Throwable e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                    sGcWatcher = new WeakReference<>(new GcWatcher());
                }
            }
        }
    
        public static void addGcWatcher(Runnable watcher) {
            synchronized (lock) {
                sGcWatchers.add(watcher);
                if(sGcWatcher==null)
                    sGcWatcher = new WeakReference<>(new GcWatcher());
            }
        }
    }
    
    //MainActivity中写一次就好
    GcWatcherInternal.addGcWatcher { Log.e("dq","触发GC !!!") }
    

    我们可以怎么优化内存

    网上别人写的什么bitmap、handle内存泄漏、静态单例 一堆乱七八糟的东西,我在这里就不写了。我就只针对上述我自己的研究成果说一下我自己的看法

    • 在Activity\Fragment中,无论你是否把View设为全局变量,View的生命周期都是一样的。所以性能和内存占用是一样的。

    • 在Activity\Fragment中,没必要设为全局变量的,尽量使用局部变量,不要设为全局变量:

    • 主观原因是:全局变量会让逻辑混乱Activity代码看起来脏别人接手你的代码容易改错

    • 客观原因是:只要Activity不死,全局变量不会被GC回收内存。如果你用局部变量,那么Activity只要走了任何生命周期(比如onCreate、onPause、onResume),这个局部变量的内存就被释放了。

    • 确定不再需要用的全局变量,可以用代码设置为 = null,这样也会被及时GC回收。同理,全局变量中的全局变量,如果不需要用到了,也可以 = null。比如 this.house.image = null 。

    • 有一些listview\recyclerView,你为了更好的显示,不得不在model里新加你自己定义的对象。最典型的比如聊天界面的表情SpannableString,但是要注意到如果你把SpannableString放到model中,他就不会被GC释放,特别是SpannableString里带ImageSpan的(一般是表情),就会比较占内存且不会被GC

    • 建议的解决办法:可以用LRUCache,或者你新建一个SpareArray<SpannableString>,只缓存最后20条左右的SpannableString。
      也可以最简单粗暴的 把过早的信息的Model里的spannableString = null。万一用户手动翻到最早的聊天记录,你再重新拼接spannableString。

    • 你要是实在觉得无所谓,觉得你们app用户量不大,可以用空间换时间,不处理这些问题倒也没太大问题。但是依然要注意ImageSpan(一般是表情)需要做成单一变量,不要每条聊天消息都new ImageSpan()

    一些恶劣的代码,以及会产生什么情况

    事先声明:网上别人写的什么handle内存泄漏、静态单例 一堆乱七八糟的东西,我在这里就不写了。我就只针对上述我自己的研究成果说一下我自己的看法

    • 在无限循环的Thread里访问全局变量:由于你的Thread在无限循环,所以Thread无法被回收这是正常的,可你在Thread里调用了Activity里的变量,会导致整个Activity无法被GC回收(包括Activity的全局变量也都无法回收) 。然后关闭Activity,Activity走了onDestroy。这时候按道理5秒后会正常触发GC回收Activity。这时候严重的来了: 由于系统这次GC无法回收onDestroy(因为她被thread引用了)。系统会每2.1秒GC一次,无限的尝试去释放这个Activity。代码如下:


      image.png
    • 对上面截图的补充:
      1、把第148行换成最简单的 this@DetailActivity,也一样会导致内存泄漏:Activity和她的所有全局变量都无法释放
      2、每2.1秒GC一次,是冲着想释放Activity来的(并不是因为截图中的sleep两秒,这个2.1秒是系统固定的)
      3、如果Activity还没onDestory5秒,那么上面代码不会触发GC
      3、如果Thead里的Runnable里不调用全局变量,只打纯粹的Log,那么不会触发GC。大家都可以释放
      4、所以以上代码会导致:Activity无法释放+每2.1秒就GC一次。
      5、事实上只要Activity无法被释放,无论处于什么原因。系统都会在她onDestory5秒后,每2.1秒就GC一次

    以下代码是正常使用的情况,他可以正常释放:

    
        private val handler = MyHandler(this)
    
        private class MyHandler(context: Context) : Handler(Looper.getMainLooper()) {
    
            private val reference: WeakReference<Context> = WeakReference(context)
    
            override fun handleMessage(msg: Message) {
    
                val activity = reference.get() as DetailActivity?
              //经过测试:onDestory后5秒触发GC,然后就Activity = 0。且全局变量house也被释放
                Log.e("dz","MyHandler收到消息 Activity = "+System.identityHashCode(activity));
    
                if (activity == null){
                    return
                }
    
                when (msg.what) {
                    1 -> {
                        Log.e("dz","MyHandler收到消息 且 Activity没死 "+activity.house); //每0.4秒打印一次,直到onDestory的5秒后触发了GC,就会被上面的activity == null拦截
                        activity.handler.sendEmptyMessageDelayed(1 , 400)
                    }
                }
            }
        }
    
    
        Thread(Runnable {
                Thread.sleep(2000)
                 Log.e("dz","给activity 扔 start " +  house.hashCode() +" Activity = "+ this@DetailActivity.hashCode());
                      //LOG:给activity 扔 start 210397411 Activity = 237971341
                 handler.sendEmptyMessageDelayed(1 , 400)
         }).start()
    

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