Android的記憶體流失和調試

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一、 Android的記憶體機制
Android的程式由Java語言編寫，所以Android的記憶體管理與Java的記憶體管理相似。程式員通過new為對象分配記憶體，所有對象在java堆內分配空間；然而對象的釋放是由記憶體回收行程來完成的.
那麼GC怎麼能夠確認某一個對象是不是已經被廢棄了呢？Java採用了有向圖的原理。Java將參考關聯性考慮為圖的有向邊，有向邊從引用者指向引用對象。線程對象可以作為有向圖的起始頂點，該圖就是從起始頂點開始的一棵樹，根頂點可以到達的對象都是有效對象，GC不會回收這些對象。如果某個對象 (連通子圖)與這個根頂點不可達(注意，該圖為有向圖)，那麼我們認為這個(這些)對象不再被引用，可以被GC回收。

二、Android的記憶體溢出
Android的記憶體溢出是如何發生的?
Android的虛擬機器是基於寄存器的Dalvik，它的最大堆大小一般是16M，有的機器為24M。因此我們所能利用的記憶體空間是有限的。如果我們的記憶體佔用超過了一定的水平就會出現OutOfMemory的錯誤。
為什麼會出現記憶體不夠用的情況呢？我想原因主要有兩個：
由於我們程式的失誤，長期保持某些資源（如Context）的引用，造成記憶體泄露，資源造成得不到釋放。
儲存了多個耗用記憶體過大的對象（如Bitmap），造成記憶體超出限制。

三、常見的記憶體流失
1.萬惡的static
static是Java中的一個關鍵字，當用它來修飾成員變數時，那麼該變數就屬於該類，而不是該類的執行個體。所以用static修飾的變數，它的生命週期是很長的，如果用它來引用一些資源耗費過多的執行個體（Context的情況最多），這時就要謹慎對待了。

public class ClassName {
private static Context mContext; //省略
}
以上的代碼是很危險的，如果將Activity賦值到麼mContext的話。那麼即使該Activity已經onDestroy，但是由於仍有對象儲存它的引用，因此該Activity依然不會被釋放.

如何才能有效避免這種引用的發生呢？
第一，應該盡量避免static成員變數引用資源耗費過多的執行個體，比如Context。
第二、Context盡量使用Application Context，因為Application的Context的生命週期比較長，引用它不會出現記憶體泄露的問題。
第三、使用WeakReference代替強引用。比如可以使用WeakReference mContextRef;

2.線程惹的禍
線程也是造成記憶體泄露的一個重要的源頭。線程產生記憶體泄露的主要原因在於線程生命週期的不可控。我們來考慮下面一段代碼。
public class MyActivity extends Activity {
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
new MyThread().start();
}
private class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
super.run();
//do somthing
}
}
}
這段代碼很平常也很簡單，是我們經常使用的形式。我們思考一個問題：假設MyThread的run函數是一個很費時的操作，當我們開啟該線程後，將裝置的橫屏變為了豎屏，一般情況下當螢幕轉換時會重新建立Activity，按照我們的想法，老的Activity應該會被銷毀才對，然而事實上並非如此。
由於我們的線程是Activity的內部類，所以MyThread中儲存了Activity的一個引用，當MyThread的run函數沒有結束時，MyThread是不會被銷毀的，因此它所引用的老的Activity也不會被銷毀，因此就出現了記憶體泄露的問題。

這種線程導致的記憶體泄露問題應該如何解決呢？
第一、將線程的內部類，改為靜態內部類。
第二、線上程內部採用弱引用儲存Context引用。

另外，我們都知道Hanlder是線程與Activity通訊的橋樑，我們在開發好多應用中會用到線程，有些人處理不當，會導致當程式結束時，線程並沒有被銷毀，而是一直在後台運行著，當我們重新啟動應用時，又會重新啟動一個線程，周而復始，你啟動應用次數越多，開啟的線程數就越多，你的機器就會變得越慢。
package com.tutor.thread;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.util.Log;
public class ThreadDemo extends Activity {
private static final String TAG = "ThreadDemo";
private int count = 0;
private Handler mHandler = new Handler();

private Runnable mRunnable = new Runnable() {

public void run() {
//為了方便 查看，我們用Log列印出來
Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " " +count);
count++;
setTitle("" +count);
//每2秒執行一次
mHandler.postDelayed(mRunnable, 2000);
}

};
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
//通過Handler啟動線程
mHandler.post(mRunnable);
}

}
所以我們在應用退出時，要將線程銷毀，我們只要在Activity中的，onDestory()方法處理一下就OK了，如下代碼所示:
@Override
protected void onDestroy() {
mHandler.removeCallbacks(mRunnable);
super.onDestroy();
}

3.超級大胖子Bitmap
可以說出現OutOfMemory問題的絕大多數人，都是因為Bitmap的問題。因為Bitmap佔用的記憶體實在是太多了，它是一個“超級大胖子”，特別是解析度大的圖片，如果要顯示多張那問題就更顯著了。

如何解決Bitmap帶給我們的記憶體問題？

第一、及時的銷毀。
雖然，系統能夠確認Bitmap分配的記憶體最終會被銷毀，但是由於它佔用的記憶體過多，所以很可能會超過java堆的限制。因此，在用完Bitmap時，要及時的recycle掉。recycle並不能確定立即就會將Bitmap釋放掉，但是會給虛擬機器一個暗示：“該圖片可以釋放了”。

第二、設定一定的採樣率。
有時候，我們要顯示的地區很小，沒有必要將整個圖片都載入出來，而只需要記載一個縮小過的圖片，這時候可以設定一定的採樣率，那麼就可以大大減小佔用的記憶體。如下面的代碼：
private ImageView preview;
BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
options.inSampleSize = 2;//圖片寬高都為原來的二分之一，即圖片為原來的四分之一
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(cr.openInputStream(uri), null, options); preview.setImageBitmap(bitmap);

第三、巧妙的運用軟引用（SoftRefrence）
有些時候，我們使用Bitmap後沒有保留對它的引用，因此就無法調用Recycle函數。這時候巧妙的運用軟引用，可以使Bitmap在記憶體快不足時得到有效釋放。

4.行蹤詭異的Cursor
Cursor是Android查詢資料後得到的一個管理資料集合的類，正常情況下，如果查詢得到的資料量較小時不會有記憶體問題，而且虛擬機器能夠保證Cusor最終會被釋放掉。
然而如果Cursor的資料量特表大，特別是如果裡面有Blob資訊時，應該保證Cursor佔用的記憶體被及時的釋放掉，而不是等待GC來處理。並且Android明顯是傾向於編程者手動的將Cursor close掉

5.構造Adapter時，沒有使用緩衝的 convertView
描述：
以構造ListView的BaseAdapter為例，在BaseAdapter中提高了方法：
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent)
來向ListView提供每一個item所需要的view對象。初始時ListView會從BaseAdapter中根據當前的螢幕布局執行個體化一定數量的 view對象，同時ListView會將這些view對象緩衝起來。當向上滾動ListView時，原先位於最上面的list item的view對象會被回收，然後被用來構造新出現的最下面的list item。這個構造過程就是由getView()方法完成的，getView()的第二個形參 View convertView就是被緩衝起來的list item的view對象(初始化時緩衝中沒有view對象則convertView是null)。
由此可以看出，如果我們不去使用convertView，而是每次都在getView()中重新執行個體化一個View對象的話，即浪費資源也浪費時間，也會使得記憶體佔用越來越大。ListView回收list item的view對象的過程可以查看:
android.widget.AbsListView.java --> void addScrapView(View scrap) 方法。
範例程式碼：
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
View view = new Xxx(...);
... ...
return view;
}
修正範例程式碼：
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
View view = null;
if (convertView != null) {
view = convertView;
populate(view, getItem(position));
...
} else {
view = new Xxx(...);
...
}
return view;
}

小結:
static:引用了大對象如context
線程：切屏時Activity因為線程引用而沒有如期被銷毀；handler有關，Activity意外終止但線程還在
Bitmap:要及時recycle,降低採樣率
Cursor:要及時關閉
Adapter:沒有使用緩衝的convertView

四、記憶體流失調試:
(1).記憶體監測工具 DDMS --> Heap
無論怎麼小心，想完全避免bad code是不可能的，此時就需要一些工具來協助我們檢查代碼中是否存在會造成記憶體流失的地方。Android tools中的DDMS就帶有一個很不錯的記憶體監測工具Heap(這裡我使用eclipse的ADT外掛程式，並以真機為例，在模擬器中的情況類似)。用 Heap監測應用進程使用記憶體情況的步驟如下：
1. 啟動eclipse後，切換到DDMS透視圖，並確認Devices視圖、Heap視圖都是開啟的；
2. 將手機通過USB連結至電腦，連結時需要確認手機是處於“USB調試”模式，而不是作為“Mass Storage”；
3. 連結成功後，在DDMS的Devices視圖中將會顯示手機裝置的序號，以及裝置中正在啟動並執行部分進程資訊；
4. 點擊選中想要監測的進程，比如system_process進程；
5. 點擊選中Devices視圖介面中最上方一排表徵圖中的“Update Heap”表徵圖；
6. 點擊Heap視圖中的“Cause GC”按鈕；
7. 此時在Heap視圖中就會看到當前選中的進程的記憶體使用量量的詳細情況。
說明：
a) 點擊“Cause GC”按鈕相當於向虛擬機器請求了一次gc操作；
b) 當記憶體使用量資訊第一次顯示以後，無須再不斷的點擊“Cause GC”，Heap視圖介面會定時重新整理，在對應用的不斷的操作過程中就可以看到記憶體使用量的變化；
c) 記憶體使用量資訊的各項參數根據名稱即可知道其意思，在此不再贅述。
如何才能知道我們的程式是否有記憶體流失的可能性呢。這裡需要注意一個值：Heap視圖中部有一個Type叫做data object，即資料對象，也就是我們的程式中大量存在的類類型的對象。在data object一行中有一列是“Total Size”，其值就是當前進程中所有Java資料對象的記憶體總量，一般情況下，這個值的大小決定了是否會有記憶體流失。可以這樣判斷：
a) 不斷的操作當前應用，同時注意觀察data object的Total Size值；
b) 正常情況下Total Size值都會穩定在一個有限的範圍內，也就是說由於程式中的的代碼良好，沒有造成對象不被記憶體回收的情況，所以說雖然我們不斷的操作會不斷的產生很多個物件，而在虛擬機器不斷的進行GC的過程中，這些對象都被回收了，記憶體佔用量會會落到一個穩定的水平；
c) 反之如果代碼中存在沒有釋放對象引用的情況，則data object的Total Size值在每次GC後不會有明顯的回落，隨著操作次數的增多Total Size的值會越來越大，
直到到達一個上限後導致進程被kill掉。
d) 此處已system_process進程為例，在我的測試環境中system_process進程所佔用的記憶體的data object的Total Size正常情況下會穩定在2.2~2.8之間，而當其值超過3.55後進程就會被kill。

總之，使用DDMS的Heap視圖工具可以很方便的確認我們的程式是否存在記憶體流失的可能性。