[移动开发] Android 内存泄露分析

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[移动开发]Android 内存泄露分析

1 内存泄漏简介

内存泄漏是指内存空间使用完毕后无法被释放的现象。尽管Java有垃圾回收机制（GC），但是对于还保持着引用，逻辑上却已经不会再用到的对象，垃圾回收器不会回收它们。

内存泄漏带来的危害：

用户对单次的内存泄漏并没有什么感知，但当可用的空闲空间越来越少，GC就会更容易被触发，GC进行时会停止其他线程的工作，因此有可能会造成界面卡顿等情况。
后续需要分配内存的时候，很容易导致内存空间不足而出现 OOM（内存溢出）。

2 常见的内存泄漏场景

2.1 static 关键字修饰成员变量

被 static 关键字修饰的成员变量的生命周期等于应用程序的生命周期。若使被 static 关键字修饰的成员变量引用耗费资源过多的实例（如Context），则容易出现该成员变量的生命周期大于引用实例生命周期的情况，当引用实例需结束生命周期销毁时，会因静态变量的持有而无法被回收，从而出现内存泄露。

static Activity

这里也会提示有内存泄漏。
static View
如果一个 View 初始化耗费大量资源，而且在一个 Activity 生命周期内保持不变，那可以把它变成 static，加载到视图树上(View Hierachy)。当 Activity 被销毁时，应当释放资源，否则就会导致内存泄漏。

解决方案：

尽量避免 static 成员变量引用资源耗费过多的实例（如 Context），若需引用 Context，则尽量使用Applicaiton的 Context。
使用弱引用（WeakReference）代替强引用持有实例。

2.2 非静态内部类/ 匿名类

非静态内部类 / 匿名类默认持有外部类的引用，而静态内部类则不会。常见的情况有以下三种。

2.2.1 非静态内部类

如果非静态内部类所创建的实例是静态的，其生命周期等于应用的生命周期。非静态内部类默认持有外部类的引用而导致外部类无法释放，最终造成内存泄露。即外部类中持有非静态内部类的静态对象。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    //非静态内部类的静态实例引用
    public static InnerClass innerClass = null;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        //保证非静态内部类的实例只有1个
        if (innerClass == null) {
            innerClass = new InnerClass();
        }
    }

    // 非静态内部类
    private class InnerClass {
        //...
    }
}

当 MainActivity 销毁时，因非静态内部类单例的引用，innerClass 的生命周期等于应用的生命周期，持有外部类 MainActivity 的引用，故 MainActivity 无法被 GC 回收，从而导致内存泄漏。

解决方案：

将非静态内部类设置为：静态内部类（静态内部类默认不持有外部类的引用）
该内部类抽取出来封装成一个单例
尽量避免非静态内部类所创建的实例是静态的。

2.2.2 多线程：AsyncTask、实现 Runnable 接口、继承 Thread 类

当工作线程正在处理任务时，如果外部类销毁，由于工作线程实例持有外部类引用，将使得外部类无法被垃圾回收器（GC）回收，从而造成内存泄露。

2.2.2.1 AsyncTask

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        startAsyncTask();
    }

    private void startAsyncTask() {
        new AsyncTask<Void, Void, Void>() {

            @Override
            protected Void doInBackground(Void... voids) {
                //执行耗时操作
                while(true);
            }
        }.execute();
    }
}

2.2.2.2 实现 Runnable 接口

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myRunnable);
        thread.start();
    }

    class MyRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            //执行耗时操作
        }
    }
}

2.2.2.3 继承 Thread 类

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        new MyThread().start();
    }

    private class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            //执行耗时操作
        }
    }
}

解决方案：

使用静态内部类的方式，静态内部类不默认持有外部类的引用。

    private static class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            //执行耗时操作
        }
    }

当外部类结束生命周期时，强制结束线程。使得工作线程实例的生命周期与外部类的生命周期同步。

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        myThread.interrupt();
    }

2.3 Handler

在 Handler 消息队列还有未处理的消息 / 正在处理消息时，消息队列中的 Message 持有 Handler 实例的引用。如果 Handler 是非静态内部类 / 匿名内部类（2种使用方式），就会默认持有外部类的引用（如 MainActivity 实例）。

handler_leak
上述的引用关系会一直保持，直到 Handler 消息队列中的所有消息被处理完毕。在 Handler 消息队列还有未处理的消息 / 正在处理消息时，此时若需销毁外部类 MainActivity，但由于上述引用关系，垃圾回收器（GC）无法回收 MainActivity，从而造成内存泄漏。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private MyHandler myHandler;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        myHandler = new MyHandler();
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    //执行耗时操作
                    Thread.sleep(10000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //发送消息
                myHandler.sendEmptyMessage(1);
            }
        }.start();
    }

    private class MyHandler extends Handler {

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            //处理消息事件
        }
    }
}

解决方案：

使用静态内部类+弱引用的方式，保证外部类能被回收。因为弱引用的对象拥有短暂的生命周期，在垃圾回收器线程扫描时，一旦发现了具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private MyHandler myHandler;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        myHandler = new MyHandler(this);
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    //执行耗时操作
                    Thread.sleep(10000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //发送消息
                myHandler.sendEmptyMessage(1);
            }
        }.start();
    }

    public void test() {
        Log.d("MainActivity", "test");
    }

    private static class MyHandler extends Handler {
        //定义弱引用实例
        private WeakReference<Activity> reference;

        //在构造方法中传入需持有的Activity实例
        public MyHandler(Activity activity) {
            //使用 WeakReference 弱引用持有 Activity 实例
            reference = new WeakReference<Activity>(activity);
        }

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            //处理消息事件
            //调用Activity实例中的方法
            ((MainActivity) reference.get()).test();
        }
    }
}

当外部类结束生命周期时，清空 Handler 内消息队列。

使用建议：
为了保证 Handler 中消息队列中的所有消息都能被执行，此处推荐使用解决方案1，即静态内部类+弱引用的方式。

2.4 资源对象使用后未关闭

对于资源的使用（如广播 BraodcastReceiver、文件流 File、数据库游标 Cursor、图片资源 Bitmap等），若在 Activity 销毁时无及时关闭 / 注销这些资源，则这些资源将不会被回收，从而造成内存泄漏。

解决方案：

//对于广播BroadcastReceiver：注销注册
unregisterReceiver(broadcastReceiver);

//对于文件流File：关闭流
inputStream / outputStream.close();

//对于数据库游标cursor：使用后关闭游标
cursor.close();

//对于图片资源Bitmap：Android分配给图片的内存只有8M，若1个Bitmap对象占内存较多，当它不再被使用时，应调用recycle()回收此对象的像素所占用的内存；最后再赋为null 
bitmap.recycle();
bitmap = null;

// 对于动画（属性动画），将动画设置成无限循环播放setRepeatCount(ValueAnimator.INFINITE);后
// 在Activity退出时记得停止动画
animator.cancel();

关闭以上对象的时候注意做非空判断。

2.5 WebView内存泄露

WebView 内部的一些线程持有 Activity 对象，使得 Activity 无法释放，从而导致内存泄漏。

解决方案：

    @Override
    protected void onDestroy() {
        if (mWebView != null) {
            ViewParent parent = mWebView.getParent();
            if (parent != null) {
                ((ViewGroup) parent).removeView(mWebView);
            }
            mWebView.stopLoading();
            mWebView.getSettings().setJavaScriptEnabled(false);
            mWebView.clearHistory();
            mWebView.clearView();
            mWebView.removeAllViews();
            mWebView.destroy();
            mWebView = null;
        }
        super.onDestroy();
    }

不建议在 xml 中创建 WebView，因为在 xml 中创建的 WebView 会持有 Activity 的 Context 对象。

2.6 单例模式造成的内存泄漏

由于单例的静态特性使得其生命周期跟应用的生命周期一样长，所以如果使用不恰当的话，很容易造成内存泄漏。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Context mContext;
    private Singleton(Context context){
        this.mContext = context;
    }

    public static Singleton getInstance(Context context){
        if (instance == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton(context);
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

这是一个单例模式，当创建这个单例的时候，由于需要传入一个 Context：

如果此时传入的是 Application 的 Context，因为 Application 的生命周期就是整个应用的生命周期，所以这没有问题。
如果此时传入的是 Activity 的 Context，当这个 Context 所对应的 Activity 退出时，由于该 Context 的引用被单例对象所持有，其生命周期等于整个应用程序的生命周期，所以当前 Activity 的内存并不会被回收，这就造成泄漏了。

解决方案：
将 new Singleton(context) 改为 new Singleton(context.getApplicationContext()) 即可，这样便和传入的 Activity 没关系了。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Context mContext;
    private Singleton(Context context){
        this.mContext = context;
    }

    public static Singleton getInstance(Context context){
        if (instance == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton(context.getApplicationContext());// 使用Application 的context
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}