Android之内存溢出和内存泄漏的原因和解决方案

2018-11-20 本文已影响115人 yujunjun

基础

JAVA是在JVM所虚拟出的内存环境中运行的，内存分为三个区：堆、栈和方法区。

栈(stack)：是简单的数据结构，程序运行时系统自动分配，使用完毕后自动释放。优点：速度快。
堆(heap)：用于存放由new创建的对象和数组。在堆中分配的内存，一方面由java虚拟机自动垃圾回收器来管理，另一方面还需要程序员提供修养，防止内存泄露问题。
方法区(method)：又叫静态区，跟堆一样，被所有的线程共享。方法区包含所有的class和static变量。

概念

内存溢出（Out of Memory）：系统会给每个APP分配内存也就是Heap Size值。当APP占用的内存加上我们申请的内存资源超过了Dalvik虚拟机的最大内存时就会抛出的Out Of Memory异常。
内存泄漏（Memory Leak）：当一个对象不在使用了，本应该被垃圾回收器（JVM）回收。但是这个对象由于被其他正在使用的对象所持有，造成无法被回收的结果。内存泄漏最终会导致内存溢出。
内存抖动：内存抖动是指在短时间内有大量的对象被创建或者被回收的现象，主要是循环中大量创建、回收对象。这种情况应当尽量避免。
它们三者的重要等级分别：内存溢出 > 内存泄露 > 内存抖动。
内存溢出对我们的App来说，影响是非常大的。有可能导致程序闪退，无响应等现象，因此，我们一定要优先解决OOM的问题。
强引用：强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。
软引用：如果一个对象只具有软引用，但内存空间足够时，垃圾回收器就不会回收它;直到虚拟机报告内存不够时才会回收，只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。
弱引用：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间是否足够，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。弱引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。
虚引用：虚引用可以理解为虚设的引用，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。
虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列 (ReferenceQueue)联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

关系

内存泄漏是造成应用程序OOM的主要原因之一。由于Android系统为每个应用程序分配的内存有限，当一个应用中产生的内存泄漏比较多时，就难免会导致应用所需要的内存超过这个系统分配的内存限额，这就造成了内存溢出而导致应用Crash。
我们的App多次出现内存泄露，可能就会导致内存溢出。但是，我们的App出现内存溢出，不一定就是因为内存泄露，因为本身Android系统分配给每一个的App的空间就是那么一点。另外，内存泄露也不一定就会出现内存溢出，因为还是泄露的速度比较慢，系统将进程杀死了，也就不会内存溢出。不过，发现内存泄露，我们还是要第一时间解决。

危害

内存溢出：会触发Java.lang.OutOfMemoryError，造成程序崩溃。
内存泄漏：过多的内存泄漏会造成内存溢出，同样也会造成相关UI的卡顿现象。

判断是否有内存泄露的工具

LeackCanary

Memory Monitor

DDMS

处理方式汇总

强引用，软引用和弱引用

释放强引用，使用软引用和弱引用；

大量的图片、音频、视频处理，当在内存比较低的系统上也容易造成内存溢出

建议使用第三方，或者JNI来进行处理；

Bitmap对象的处理

不要在主线程中处理图片

使用Bitmap对象要用recycle释放

 // Bitmap对象没有被回收
 if (!bitmapObject.isRecyled()) {
     // 释放  
     bitmapObject.recycle(); 
     // 提醒系统及时回收 
     System.gc(); 
     }

控制图片的大小，压缩大图，高效处理，加载合适属性的图片。
当我们有些场景是可以显示缩略图的时候，就不要调用网络请求加载大图，例如在RecyclerView中，我们在上下滑动的时候，就不要去调用网络请求，当监听到滑动结束的时候，才去加载大图，以免上下滑动的时候产生卡顿现象。

非静态内部类和匿名內部类Handler、Thread、Runnable等由于持有外部类Activity的引用，从而关闭activity，线程未完成造成内存泄漏

在Activity中创建非静态内部类，非静态内部类会持有Activity的隐式引用，若内部类生命周期长于Activity，会导致Activity实例无法被回收。（屏幕旋转后会重新创建Activity实例，如果内部类持有引用，将会导致旋转前的实例无法被回收）。

如果一定要使用内部类，就改用static内部类，在内部类中通过WeakReference的方式引用外界资源。对Handler、Thread、Runnable等使用弱引用，并且调用removeCallbacksAndMessages等移除。
举例：在下面这段代码中存在一个非静态的匿名类对象Thread，会隐式持有一个外部类的引用MainActivity 。同理，若是这个Thread作为MainActivity的内部类而不是匿名内部类，他同样会持有外部类的引用。

 public class MainActivity extends AppCompatActivity {
     @Override
     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
         super.onCreate(savedInstanceState);
         setContentView(R.layout.main);
         leakFun();
     }
 
     private void leakFun() {
         new Thread(new Runnable() {
             @Override
             public void run() {
                 try {
                     Thread.sleep(10 * 1000);
                 } catch (InterruptedException e) {
                     e.printStackTrace();
                 }
             }
         });
     }
 }

在线程休眠的这10s内，会一直隐式持有外部类的引用MainActivity，如果在10s之前，销毁MainActivity，就会报内存泄漏。同理，若是这个Thread作为MainActivity的内部类而不是匿名内部类，也会内存泄漏。
总而言之：如果Activity在销毁之前，任务还未完成，那么将导致Activity的内存资源无法回收，造成内存泄漏。
解决办法：在这里只需要将为Thread匿名类定义成静态的内部类即可（静态的内部类不会持有外部类的一个隐式引用）。或保证在Activity在销毁之前，完成任务！

在关闭Activity的时候停掉你的后台线程。线程停掉了，就相当于切断了Handler和外部连接的线，Activity自然会在合适的时候被回收。

资源未及时关闭造成的内存泄漏

对于使用了BraodcastReceiver，ContentObserver，Cursor，File，Stream，ContentProvider，Bitmap，动画，I/O，数据库，网络的连接等资源的使用，应该在Activity销毁时及时关闭或者注销，否则这些资源将不会被回收，造成内存泄漏。

广播BraodcastReceiver：记得注销注册unregisterReceiver();
文件流File：记得关闭流InputStream / OutputStream.close();
数据库游标Cursor：使用后关闭游标cursor.close（）;
对于图片资源Bitmap：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，再赋为null

动画：属性动画或循环动画，在Activity退出时需要停止动画。在属性动画中有一类无限循环动画，如果在Activity中播放这类动画并且在onDestroy中没有去停止动画，那么这个动画将会一直播放下去，这时候Activity会被View所持有，从而导致Activity无法被释放。在Activity中onDestroy去调用objectAnimator.cancel()来停止动画。

 public class LeakActivity extends AppCompatActivity {
     private TextView textView;
 
     @Override
     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
         super.onCreate(savedInstanceState);
         setContentView(R.layout.activity_leak);
         textView = (TextView) findViewById(R.id.text_view);
         ObjectAnimator objectAnimator = ObjectAnimator.ofFloat(textView， "rotation"， 0， 360);
         objectAnimator.setRepeatCount(ValueAnimator.INFINITE);
         objectAnimator.start();
     }
 }

集合对象及时清理，使得JVM回收：我们通常会把对象存入集合中，当不使用时，清空集合，让相关对象不再被引用;
```
 objectList.clear();
 objectList=null;
```

注销监听器

在onPause()/onDestroy()方法中解除监听器，包括在Android自己的Listener，Location Service或Display Manager Service以及自己写的Listener。

static关键字修饰的变量由于生命周期过长，容易造成内存泄漏

static对象的生命周期过长，应该谨慎使用。一定要使用要及时进行null处理。

静态变量Activity和View会导致内存泄漏。例如：context，textView实例的生命周期与应用的生命周期一样，而他们都持有当前Activity的（MainActivity ）引用，一旦MainActivity 销毁，而他的引用一直被持有，就不会被回收。所以，内存泄漏就产出了。

 public class MainActivity extends AppCompatActivity{   
 private static Context context;    
 private static TextView textView;  

 @Override    
 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState){   
     super.onCreate(savedInstanceState);    
     setContentView(R.layout.activity_main);    
     context = this;    
     textView = new TextView(this);
     }    
 }

如果使用Context ，尽可能使用Applicaiton的Context

单例模式造成的内存泄漏，如context的使用，单例中传入的是activity的context，在关闭activity时，activity的内存无法被回收，因为单例持有activity的引用。
在context的使用上，应该传入application的context到单例模式中，这样就保证了单例的生命周期跟application的生命周期一样。
因为单例的静态特性使得单例的生命周期和应用的生命周期一样长，这就说明了如果一个对象已经不需要使用了，而单例对象还持有该对象的引用，那么这个对象将不能被正常回收，这就导致了内存泄漏。

单例模式应该尽量少持有生命周期不同的外部对象，一旦持有该对象的时候，必须在该对象的生命周期结束前null

 public class TestManager {
     private static TestManager instance;
     private Context context;
 
     private TestManager(Context context) {
         this.context = context;
     }
 
     public static TestManager getInstance(Context context) {
         if (instance != null) {
             instance = new TestManager(context);
         }
         return instance;
     }
 }

这是一个普通的单例模式，当创建这个单例的时候，由于需要传入一个Context，所以这个Context的生命周期的长短至关重要：
1、传入的是Application的Context：这将没有任何问题，因为单例的生命周期和Application的一样长 ;
2、传入的是Activity的Context：当这个Context所对应的Activity退出时，由于该Context和Activity的生命周期一样长(Activity间接继承于Context)，所以当前Activity退出时它的内存并不会被回收，因为单例对象持有该Activity的引用。
所以正确的单例应该修改为下面这种方式：

    public class TestManager {
        private static TestManager instance;
        private Context context;
    
        private TestManager(Context context) {
            this.context = context.getApplicationContext();
        }
    
        public static TestManager getInstance(Context context) {
            if (instance != null) {
                instance = new TestManager(context);
            }
            return instance;
        }
    }

这样不管传入什么Context最终将使用Application的Context，而单例的生命周期和应用的一样长，这样就防止了内存泄漏。

不要使用String进行字符串拼接

严格的讲，String拼接只能归结到内存抖动中，因为产生的String副本能够被GC，不会造成内存泄露。
频繁的字符串拼接，使用StringBuffer或者StringBuilder代替String，可以在一定程度上避免OOM和内存抖动。

三方库

对于EventBus，RxJava等一些第三开源框架的使用，若是在Activity销毁之前没有进行解除订阅将会导致内存泄漏。