Android面试题(五)性能优·2
3.4.1)内存泄露
简介
即 ML (Memory Leak),指 程序在申请内存后,当该内存不需再使用 但 却无法被释放 & 归还给 程序的现象
对应用程序的影响
容易使得应用程序发生内存溢出,即 OOM
内存溢出 简介:
- 发生内存泄露的本质原因
- 常见内存泄露原因
-
- 集合类
- Static关键字修饰的成员变量
- 非静态内部类 / 匿名类
- 资源对象使用后未关闭
- 优化方案
集合类内存泄漏解决:
内存泄露原因
集合类 添加元素后,仍引用着 集合元素对象,导致该集合元素对象不可被回收,从而 导致内存泄漏
实例演示
// 通过 循环申请Object 对象 & 将申请的对象逐个放入到集合List
List<Object> objectList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Object o = new Object();
objectList.add(o);
o = null;
}
// 虽释放了集合元素引用的本身:o=null)
// 但集合List 仍然引用该对象,故垃圾回收器GC 依然不可回收该对象
解决方案
集合类 添加集合元素对象 后,在使用后必须从集合中删除
由于1个集合中有许多元素,故最简单的方法 = 清空集合对象 & 设置为null
// 释放objectList
objectList.clear();
objectList=null;
Static 关键字修饰的成员变量内存泄漏解决:
储备知识
被 Static 关键字修饰的成员变量的生命周期 = 应用程序的生命周期
泄露原因
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 > 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
实例讲解
public class ClassName {
// 定义1个静态变量
private static Context mContext;
//...
// 引用的是Activity的context
mContext = context;
// 当Activity需销毁时,由于mContext = 静态 & 生命周期 = 应用程序的生命周期,故 Activity无法被回收,从而出现内存泄露
}
————————————————
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
注:静态成员变量有个非常典型的例子 = 单例模式
储备知识
单例模式 由于其静态特性,其生命周期的长度 = 应用程序的生命周期
泄露原因
若1个对象已不需再使用 而单例对象还持有该对象的引用,那么该对象将不能被正常回收 从而 导致内存泄漏
实例演示
// 创建单例时,需传入一个Context
// 若传入的是Activity的Context,此时单例 则持有该Activity的引用
// 由于单例一直持有该Activity的引用(直到整个应用生命周期结束),即使该Activity退出,该Activity的内存也不会被回收
// 特别是一些庞大的Activity,此处非常容易导致OOM
public class SingleInstanceClass {
private static SingleInstanceClass instance;
private Context mContext;
private SingleInstanceClass(Context context) {
this.mContext = context; // 传递的是Activity的context
}
public SingleInstanceClass getInstance(Context context) {
if (instance == null) {
instance = new SingleInstanceClass(context);
}
return instance;
}
}
解决方案
单例模式引用的对象的生命周期 = 应用的生命周期
如上述实例,应传递Application的Context,因Application的生命周期 = 整个应用的生命周期
public class SingleInstanceClass {
private Context mContext;
private SingleInstanceClass(Context context) {
this.mContext = context.getApplicationContext(); // 传递的是Application 的context
}
public SingleInstanceClass getInstance(Context context) {
if (instance == null) {
instance = new SingleInstanceClass(context);
}
return instance;
}
}
非静态内部类 / 匿名类内存泄漏解决:
储备知识
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
常见情况
3种,分别是:非静态内部类的实例 = 静态、多线程、消息传递机制(Handler)
非静态内部类的实例 = 静态
泄露原因
若 非静态内部类所创建的实例 = 静态(其生命周期 = 应用的生命周期),会因 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
实例演示
// 背景:
a. 在启动频繁的Activity中,为了避免重复创建相同的数据资源,会在Activity内部创建一个非静态内部类的单例
b. 每次启动Activity时都会使用该单例的数据
public class TestActivity extends AppCompatActivity {
// 非静态内部类的实例的引用
// 注:设置为静态
public static InnerClass innerClass = null;
@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
// 保证非静态内部类的实例只有1个
if (innerClass == null)
innerClass = new InnerClass();
}
// 非静态内部类的定义
private class InnerClass {
//...
}
}
// 造成内存泄露的原因:
// a. 当TestActivity销毁时,因非静态内部类单例的引用(innerClass)的生命周期 = 应用App的生命周期、持有外部类TestActivity的引用
// b. 故 TestActivity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 = 静态
若需使用Context,建议使用 Application 的 Context
多线程:AsyncTask、实现Runnable接口、继承Thread类内存泄漏解决:
储备知识
多线程的使用方法 = 非静态内部类 / 匿名类;即 线程类 属于 非静态内部类 / 匿名类
泄露原因
当 工作线程正在处理任务 & 外部类需销毁时, 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
多线程主要使用的是:AsyncTask、实现Runnable接口 & 继承Thread类
前3者内存泄露的原理相同,此处主要以继承Thread类 为例说明
实例演示
/**
* 方式1:新建Thread子类(内部类)
*/
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
public static final String TAG = "carson:";
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// 通过创建的内部类 实现多线程
new MyThread().start();
}
// 自定义的Thread子类
private class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);
Log.d(TAG, "执行了多线程");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 方式2:匿名Thread内部类
*/
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
public static final String TAG = "carson:";
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// 通过匿名内部类 实现多线程
new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);
Log.d(TAG, "执行了多线程");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}.start();
}
}
/**
* 分析:内存泄露原因
*/
// 工作线程Thread类属于非静态内部类 / 匿名内部类,运行时默认持有外部类的引用
// 当工作线程运行时,若外部类MainActivity需销毁
// 由于此时工作线程类实例持有外部类的引用,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
解决方案
从上面可看出,造成内存泄露的原因有2个关键条件:
存在 ”工作线程实例 持有外部类引用“ 的引用关系
工作线程实例的生命周期 > 外部类的生命周期,即工作线程仍在运行 而 外部类需销毁
解决方案的思路 = 使得上述任1条件不成立 即可。
// 共有2个解决方案:静态内部类 & 当外部类结束生命周期时,强制结束线程
// 具体描述如下
/**
* 解决方式1:静态内部类
* 原理:静态内部类 不默认持有外部类的引用,从而使得 “工作线程实例 持有 外部类引用” 的引用关系 不复存在
* 具体实现:将Thread的子类设置成 静态内部类
*/
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
public static final String TAG = "carson:";
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// 通过创建的内部类 实现多线程
new MyThread().start();
}
// 分析1:自定义Thread子类
// 设置为:静态内部类
private static class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);
Log.d(TAG, "执行了多线程");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 解决方案2:当外部类结束生命周期时,强制结束线程
* 原理:使得 工作线程实例的生命周期 与 外部类的生命周期 同步
* 具体实现:当 外部类(此处以Activity为例) 结束生命周期时(此时系统会调用onDestroy()),强制结束线程(调用stop())
*/
@Override
protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
Thread.stop();
// 外部类Activity生命周期结束时,强制结束线程
}
消息传递机制:Handler
解决方案1:静态内部类+弱引用
- 原理
静态内部类 不默认持有外部类的引用,从而使得 “未被处理 / 正处理的消息 -> Handler实例 -> 外部类” 的引用关系 的引用关系 不复存在。
- 具体方案
将Handler的子类设置成 静态内部类
- 同时,还可加上 使用WeakReference弱引用持有Activity实例
- 原因: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,一旦发现了只具有弱引用的对象,不管当前内存空间足够与否,都会回收它的内存
解决方案2:当外部类结束生命周期时,清空Handler内消息队列
- 原理
不仅使得 “未被处理 / 正处理的消息 -> Handler实例 -> 外部类” 的引用关系 不复存在,同时 使得 Handler的生命周期(即 消息存在的时期) 与 外部类的生命周期 同步
- 具体方案
当 外部类(此处以Activity为例) 结束生命周期时(此时系统会调用onDestroy()),清除 Handler消息队列里的所有消息(调用removeCallbacksAndMessages(null))
- 具体代码
@Override protected void onDestroy() { super.onDestroy(); mHandler.removeCallbacksAndMessages(null); // 外部类Activity生命周期结束时,同时清空消息队列 & 结束Handler生命周期 }
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解决内存泄露问题,即 静态内部类 + 弱引用的方式
资源对象使用后未关闭
泄露原因
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
在Activity销毁时 及时关闭 / 注销资源
// 对于 广播BraodcastReceiver:注销注册
unregisterReceiver()
// 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repeatCount = “infinite”后
// 在Activity退出时记得停止动画
总结
下面,我将用一张图总结Android中内存泄露的原因 & 解决方案
- 代码优化
Android官方建议,编写高效的代码的准则如下:
- 不要做冗余的工作
- 进来避免次数过多的分配内存
- 其实还需要再添加一条准则:深入理解所用语言特性和系统平台的API,具体到Android开发,熟练掌握Java语言,并对Android SDK所提供的API了如指掌。
对常量使用static final修饰
对于基本数据类型和String类型的变量,建议使用static final修饰,因为final类型的常量会在会进入静态dex文件的与初始化部分,这是对基本数据类型和String类型常量的调用不会涉及类的初始化,而是直接调用字面量。
不要将视图控件声明为static,因为View对象会引用Activity对象,当Activity退出时其对象本身无法被销毁,会造成内存溢出
避免内部的Getters/Setters
在面向对象编程中,Getters/Setters的作用主要是对外屏蔽具体的变量定义,从而达到更好封装性。而如果是在类内部还是用Getters/Setters函数访问变量的话,会降低访问的速度。根据Android官方文档,在没有JIT(Just In Time)编译器时,直接访问变量的速度是调用Getter方法的3倍;在JIT编译时,直接访问变量的速度是调用Getter方法的7倍。当然,如果你的应用中使用了ProGuard的话,那么ProGuard会对Getters/Setters进行内联擦做,从而达到直接访问的效果。
数据类型的选择
字符串拼接用StringBuilder代替String,在非并发情况下用StringBuilder代替StringBuffer,如果你对字符串的长度有大致了解,如100字符左右,可以直接new StringBuilder(128)指定初始大小,减少空间不够时的再次分配。64位类型如long double的处理比32位如int慢,final类型存储在常量区中读取效率更高
数据结构选择
常见的数据结构选择如:
ArrayList和LinkedList
ArrayList根据index取值更快,LinkedList更占内存、随机插入删除更快速、扩容效率更高。一般推荐ArrayList。
ArrayList、HashMap、LinkedHashMap、HashSet
hash系列数据结构查询速度更优,ArrayList存储有序元素,HashMap为键值对数据结构,LinkedHashMap可以记住加入次序的hashMap,HashSet不允许重复元素。
HashMap、WeakHashMap
WeakHashMap中元素可在适当时候被系统垃圾回收器自动回收,所以适合在内存紧张型中使用。
Collections.synchronizedMap和ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap为细分锁,锁粒度更小,并发性能更优。Collections.synchronizedMap为对象锁,自己添加函数进行锁控制更方便。
Android也提供了一些性能更优的数据类型,如SparseArray、SparseBooleanArray、SparseIntArray、Pair
Sparse系列的数据结构是为key为int情况的特殊处理,采用二分查找及简单的数组存储,加上不需要泛型转换的开销,相对Map来说性能更优
代码的重构
代码重构是一项持之以恒的工作,需要依靠团队中每一个成员来维护代码库的高质量,如何有效的进行代码重构,推荐阅读《重构-改善既有的代码设计》和《代码整洁之道》
- 电量优化
- 尽量减少唤醒屏幕的次数和持续的时间 使用wakelock来处理唤醒的问题
- 某些非必须马上执行的操作例如上传歌曲 图片处理等可以等到设备处于充电状态或电量充足的时候才进行
- 触发网络请求的操作 每次都会保持无线信号保持一段时间 可以把零散的网络请求打包后进行一次操作 避免过多的无线醒后引起的电量消耗 关于网络延迟再批量处理 Android官方提供jobScheduler的api来达成
- 预取数据 批量处理 减少连接这三种方法是优化电量的网络连接方式 具体参考文章优化下载以高效地访问网络
- 除此之外 还可以压缩上传或者下载的网络数据来减少网络传输时间 从而导致减少电量使用的目的 观看网络请求发生的时间可以使用Android studio的networking traffic tool来查看
- 轮询数据访问时最耗费电量的 所以严重不建议这么做 可以使用回退机制来避免固定频率的同步请求 例如在发现返回数据相同的情况下 推迟下次的请求时间
- 其他优化
- 减少程序安装包大小 在build.gradle文件中配置 buildTypes的minifyEnabled为true minifyEnabled为true同时起到代码混淆的作用
- shrinkResource为true 可以帮助移除程序使用不到的代码和资源