内存优化

一. 前言

内存问题在 APP 中是个大问题，常见的问题有内存抖动、内存泄漏和内存溢出。

二. 常用工具

线下工具介绍：

1. Memory Profiler
   Android Studio 自带的一个工具，用实时图表展示应用内存使用量，方便用来识别内存抖动、内存泄漏等，还提供捕获堆转储、强制 GC 以及跟踪内存分配的能力。

   
   
   Memory Profiler
   
   

   可以看到一共分为三块：CPU、MEMORY、NETWORK，我们主要分析MEMORY这一块。
   点击MEMORY这一块可以放大，

   
   
   MEMORY
   
   图中标注1的地方就是GC，如果点击一下这个按钮就会强制进行一个GC。
   图中标注2的地方是堆转储，就是将内存中的信息转成一个文件。
   图中标注3的地方是某个时间片内的内存使用情况。
   

   图中标注4的地方是到当前时间的内存使用情况。

现在我们来点击标注2的位置来dump一个文件：

左边的classname是类的名字，右边有Allocations表示分配了多少对象，Nativesize，ShallowSize表示自己的大小，RetainedSize表示支配的大小。

接下来我们看一个Bitmap：

点击之后，右边显示的是创建的对象，点击其中一个对象。

右下角出来一个Reference，可以看到它的一个使用情况。

再看一个Progressbar：

点击右下角的地方可以直接跳到代码中使用的位置。

2. Memory Analyzer（MAT）
   强大的 Java Heap 分析工具，查找内存泄漏以及内存占用，生成整体报告分析问题等。
   下载地址： https://www.eclipse.org/mat/downloads.php
   （1）open overview pane是一个概览信息
   
   第一行有size、classes、objects、ClassLoader，还有Unreachable Objects Histogram（可以被回收的对象，但是仍然在内存当中）

（2）histogram 直方图

这个条目里面详细的列出了某个详细的class有多少实例，以及某个实例的Shallow Heap和Retained Heap。
右键可以看到两个选项：
with outgoing references：这个类引用到了那些类
with incoming references：这个类被那些类所引用
一般用下面的。

（3）dominator_tree

可以清楚的看到某个具体的对象

（4）OQL

检索数据库

（5）thread_overview

详细的线程信息

（6）Top Consumers

在做降低内存的时候比较有帮助

（7）Leak Suspects

泄漏疑点

3. LeakCanary
   自动内存泄漏检测。
   地址： https://github.com/square/leakcanary
   缺点：虽然使用了 IdleHandler 与多线程，但是 dumphprof 的 SuspendAllThread 的特性依然会导致应用卡顿。

三. 内存问题

3.1 内存抖动

1. 表现：
   使用 Memory Profile 工具检测，内存曲线呈锯齿状。
2. 定义：
   内存频繁分配和回收导致内存不稳定。
3. 危害：
   导致卡顿、OOM。
4. 为什么内存抖动会导致 OOM？
   频繁创建对象，导致内存不足及碎片，不连续的内存碎片无法被分配，导致 OOM。
5. 解决方法
   使用 Memory Profiler 或 CPU Profiler，点击"record"，查看当前内存分配情况，然后结合代码排查。
6. 解决技巧
   找循环或频繁调用的地方。

3.2 内存泄漏

1. 表现：
   可用内存逐渐变少。
2. 定义：
   内存中存在已经没有用的对象。
3. 危害：
   内存不足、OOM。
4. 解决方法
   使用 Memory Profiler 初步观察，然后点击“Dump Java Heap”生成 .hprof 文件，通过 "hprof-conv 原文件路径转换后文件路径" 命令进行转换，然后使用 MAT 结合代码确认问题。
   具体实战：
   （1）使用 AndroidProfiler 的 MEMORY 工具
   运行程序，对每一个页面进行内存分析检查。首先，反复打开关闭页面 5 次，然后收到 GC（点击 Profile Memory 左上角的垃圾桶图标），如果此时 total 内存还没有恢复到之前的数值，则可能发生了内存泄漏。此时，再点击 Profile Memory 左上角的垃圾桶图标旁的 heap dump 按钮查看当前的内存堆栈情况，选择按包名查找，找到当前测试的 Activity，如果引用了多个实例，则表明发生了内存泄漏。
   （2）使用 MAT 定位泄漏位置
   打开 Overview 界面，最常用的就是 Histogram 和 Dominator Tree。
   Dominator Tree：支配树，按对象大小降序列出对象和其所引用的对象，注重引用关系分析。选择 Group by package，找到当前要检测的类（或者使用顶部的 Regex 直接搜索），查看它的 Object 数目是否正确，如果多了，则判断发生了内存泄漏。然后，右击该类，选择 Merge Shortest Paths to GC Root 中的 exclude all phantom/weak/soft etc.references 选项来查看该类的 GC 强引用链。最后，通过引用链即可看到最终强引用该类的对象。
   Histogram：直方图注重量的分析。使用方式与 Dominator Tree 类似。
   （3）对比 hprof 文件，检测出复杂情况下的内存泄漏
   通过对比方式：在 Navigation History 下面选择想要对比的 dominator_tree/histogram，右击选择 Add to Compare Basket，然后在 Compare Basket 一栏中点击红色感叹号（Compare the results）生成对比表格（Compared Tables），在顶部 Regex 输入要检测的类，查看引用关系或对象数量去进行分析即可。
   针对于 Historam 的快速对比方式：直接选择 Histogram上方的 Compare to another Heap Dump 选择要比较的 hprof 文件的 Historam 即可。
5. 常见的内存泄漏场景
   （1）资源对象没有关闭造成的内存泄漏；
   解决方法：当资源对象不再使用时，应该立即调用它的close() 函数，将其关闭，然后再置为 null。
   （2）注册没有取消造成的内存泄漏；
   （3）集合中对象没清理造成的内存泄漏；
   （4）非静态内部类的静态实例；
   原因：
   首先，非静态内部类默认会持有外部类的引用，然后又使用了该非静态内部类创建了一个静态的实例，该静态实例的生命周期和应用的一样长，这就导致了该静态实例一直会持有该Activity的引用，导致Activity的内存资源不能正常回收。
   解决方法：
   一种是将非静态内部类改成静态内部类，第二种就是将内部类抽取出来，封装成一个单例，如果需要使用 Context，尽量使用 Application Context。
   （5）Handler 引起的内存泄漏
   原因：
   当Handler发送消息的时候，这个Message还没有处理完成，这个message以及发送Message的对象handler都将一直被线程所持有，其中Handler是TLS变量，也就是Handler的生命周期和Activity的生命周期是不一致的，另外创建Handler的时候用的是匿名内部类，所以会持有Activity，当页面销毁的时候还会有handler存在，也就是Activity不能被回收。
   解决方法：
   （1）将Handler声明为静态的
   （2）通过弱引用的方式引入Activity。

（6）Webview造成的内存泄漏
Webview在解析网页的时候，会申请native堆内存，用于保存页面的元素。
解决方法：
将webview所处的activity放在一个单独的进程当中，在检测到应用内存占用过大的时候，调用 android.os.Process.killProcess(android.os.Process.myPid());主动杀掉进程。

3.3 内存溢出

1. 表现：
   APP崩溃并报Out Of Memory异常。
2. 定义：
   分配的内存被用光了。

四. Bitmap 优化

4.1 Bitmap 内存模型

（1）API 10 之前 Bitmap 自身在 Dalvik Heap 中，像素在 Native（好处：这些像素不占用 Java 层的内存，缺点：Java 层的 bitmap 已经被回收掉了，但是 native 层不知道）
（2）API 10 之后像素也被放在 Dalvik Heap 中；
（3）API 26 之后像素在 Native（但是在 Java 层回收 bitmap 时，会通知 native 层回收像素）
（4）获取 Bitmap 占用内存
动态计算获得：getByteCount
静态获得：宽 * 高 * 一像素占用内存

4.2 优化方式

1. 统一图片库
   图片内存优化的前提是收拢图片的调用，这样我们可以做整体的控制策略，比如低端机使用 565 格式，而且需要进一步将所有 Bitmap.createBitmap、BitmapFactory 相关的接口也一并收拢。

2. 对 bitmap 图片大小进行优化
   （1）继承 ImageView，复写实现计算大小
   缺点：侵入性强、不通用
   （2）ARTHook
   运行时插桩，修改大小

3. 重复图片复用

五. 线上内存监控

上面优化都是线下进行的，但是对于线上的应用就需要做到监控。

1. 方案
   当超过 APP 最大内存 80% 时，执行Debug.dumpHprofData() 下载文件，然后回传文件到服务器，之后用 MAT 手动分析。
2. 缺点
   （1）dump 文件太大，和对象数正相关，可裁剪；
   （2）上传失败率高、分析困难；
   （3）配合一定策略，有一定效果；