Android性能优化(内存泄露第一篇)

首先我们关注一个内存泄露的场景，相信大家都知道在Android中非静态的内部类或匿名内部类都很有可能造成Context泄露。主要原因就是在某些情况下，Context的生命周期已经走完，但是这些类的生命还未到尽头，而他们又持有Context的引用，导致GC时无法回收该回收的内存空间从而导致类存泄露。

上面这段话应该不难理解，下面就用一些简单的例子说明这个问题。

一、普通内部类或匿名类造成内存泄露

public class SecondActivity extends Activity {

    private static final String TAG = "WeakReferenceTest";
    private ImageView ivTest;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.layout_2);

        ivTest = (ImageView) findViewById(R.id.image);
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.test);
        ivTest.setImageBitmap(bitmap);

        // 匿名内部类会持有外部类的引用
        final Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(1000 * 100);
                    Log.i(TAG, "This log is from SecondActivity!");
                }catch (InterruptedException e){

                }
            }
        });

        Button button = (Button) findViewById(R.id.btn_2);
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                thread.start();
                finish();
            }
        });
    }
}

上面的代码中，有一个匿名的Runnable类让其所在线程sleep 100秒，在这个Activity中有一个ImageView并为其设置了一张图片。我们连续的进行打开->关闭Activity这项操作，发现越到后面卡顿越严重。看下面两张图，这是某两个时刻的内存使用情况(一前一后)：

可以发现，在连续进行上述同一操作的时候，程序内存增大了很多！再看看Dalvikvm(4.4以上系统可能是ART)打印的日志：

GC操作显示当前活动对象占用的内存越来越多，最后直至程序崩溃！这里可以肯定，我们上面写的代码确实造成了内存泄露。就是这个匿名内部类，它持有外部Activity的引用，当我们点击Button开启了线程的同时结束了当前Activvity，此时GC正要回收此Activity占用的内存空间，发现还有对象持有它的引用所以无法进行内存回收；当我们多次进行打开->关闭Activity操作的时候，就导致了内存泄露，最后程序也崩了。

问题来了，如何避免。其实这里相信大家都知道，将其声明为静态的就行，如下：

private static class MyRunnable implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(1000 * 100);
            Log.i(TAG, "This log is from SecondActivity!");
        }catch (InterruptedException e){

        }
    }
}

使用

final Thread thread = new Thread(new MyRunnable());

Button button = (Button) findViewById(R.id.btn_2);
button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View v) {
        thread.start();
        finish();
    }
});

修改后Dalvikvm打印日志如下图：

程序的内存不在一直飙升，而是稳定在一个范围内。这里的主要原因就在于内部类和静态内部类的区别：

• 静态内部类不同于普通内部类，它不会持有外部类的引用；而普通内部类或匿名类则相反
• 普通内部类或匿名类因为持有外部类的引用，所以可以访问外部类的资源属性成员变量等；静态内部类不行
• 因为普通内部类或匿名类依赖外部类，所以必须先创建外部类，再创建普通内部类或匿名类；而静态内部类随时都可以在其他外部类中随时创建

所以上面的代码中，由于使用的是静态内部类，当外部类Activity需要被GC回收内存时，Activity的引用数为0，所以能被正常回收。

二、Handler造成Context泄露

先看代码：

public class SecondActivity extends Activity {

    private static final String TAG = "WeakReferenceTest";

    private ImageView ivTest;

    private Handler mHandler = new Handler(){

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            Log.i(TAG, msg.obj.toString());
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.layout_2);

        ivTest = (ImageView) findViewById(R.id.image);
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.test);
        ivTest.setImageBitmap(bitmap);

        Message msg = mHandler.obtainMessage();
        msg.obj = "This is a message!";
        mHandler.sendMessageDelayed(msg, 1000 * 10);
        finish();
    }
}

当我们写下这段代码的时候，IDE会提示一个警告如下：

提示Handler类应该是静态的，否则可能会发生泄露。

其实这里发生泄露和上面说的普通/匿名内部类是类似的。根据Android的消息机制，每个Message对象都保存着处理其Handler的引用，而在Activity中实例化一个非静态的Handler类，此类又会持有Activity的引用；当消息没处理完或者需要延迟处理就结束了当前Activity，此时Activity引用数不为0，就会造成Context泄露。问题就是这样，对策是不是也同样出来了，将Handler类声明为静态内部类，代码如下：

static class MyHandler extends Handler{

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
    }
}

警告确实没有了，但是问题又来了。一般情况下，我们使用Handler就是为了配合Thread进行耗时操作然后更新UI，但是这里的Handler类是静态内部类，不能访问外部类的成员变量，怎么破！接下来，就该 WeakReference 派上用场了！

Google对WeakReference介绍不多，下面是官方文档中的介绍(以下"入队"指将该引用加入引用队列(Reference Queen))：

弱引用(WeakReference)

弱引用(WeakReference)是三种引用中间的一种。一旦GC判定一个对象时弱引用可到达，会发生以下情况：

有一组引用ref，这组引用包含以下元素：

• 指向该对象的所有弱引用
• 所有弱引用指向的软引用/强引用可到达对象

所有在这组ref中的引用会被自动清除

所以之前被ref引用的对象都可以被析构(回收)

在未来的某个时候，ref中所有的引用会根据自己的相应的引用队列(如果有)入队

弱引用在Map中很有用，如果一个弱引用没有被外部任何地方引用，它就会自动被移除。

SoftReference 和 WeakReference 的区别就在于对象被回收、引用入队的时间点不同：

• 如果一个对象是软引用可到达，那么这个对象会尽可能晚的被回收，这个引用同样会尽可能晚的入队。比如当VM内存不足时这种情形。
• 如果一个对象被判定是弱引用可到达，那么这个对象会尽快被回收，这个引用也会尽快入队。
• 弱引用不能阻挡GC对对象进行回收，由GC决定引用的对象何时回收并且将对象从内存移除
• 使用get()方法获取其引用的对象

介绍完了弱引用，看看我们修改后的代码：

static class MyHandler extends Handler{

    private final WeakReference<Context> mWeakReference;

    public MyHandler(Context context){
        mWeakReference = new WeakReference<Context>(context);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
        Activity mActivity;
        if ((mActivity = (Activity)mWeakReference.get()) != null){
            // Activity operation
            // ...
        }
    }
}

这样我们就可以在静态内部类中使用操作Activity。

除了弱引用(WeakReference)和上面稍微提到的软引用(SoftReference)，还有强引用(StrongReference)和虚引用 (PhantomReference)。

软引用(SoftReference)

一旦GC判定一个对象时弱引用可到达，会发生以下情况：

• 有一组引用ref，这组引用包含以下元素
• 指向该对象的所有弱引用
• 所有软引用指向的强引用可到达的对象
• 所有在这组ref中的引用会被自动清除
• 在同一时间或是未来的某一时间，ref中所有的引用会根据自己的相应的引用队列(如果有)入队
• 系统会延迟清除软引用指向的对象，该软引用也会延迟入队，但是再系统抛出 OutOfMemoryError 异常的时候所有的软引用可到达的对象会被回收。当系统需要回收内存来满足分配，软引用可到达的对象会才会被回收，软引用入队。简单来说就是软引用阻止GC回收其指向的对象的能力相对弱引用强。

软引用上面说到了当内存不足时才会回收这些软引用指向的对象，所以挺适合做缓存用。但是Google可不推荐这么做，因为很多原因限制了它灵活的处理缓存相关的事情。所以关于SoftReference官方文档提到这样一句：

Most applications should use an android.util.LruCache instead of soft references. LruCache has an effective eviction policy and lets the user tune how much memory is allotted.

所以要做缓存还是得用LruCache。

强引用(StrongReference)

我们使用的最多的就是强引用，比如一句简单的赋值代码：

Button button = new Button(this);

创建一个Button对象，并将这个对象的引用存到button中。

虚引用 (PhantomReference)

虚引用是几类引用中最弱的一种，当一个对象被判定是虚引用可到达时，该引用就会被加入到引用队列(也就是当一个对象被回收之后)，但是它的指向不会被清除。虚引用适合在一个对象回收前做一些清理操作，因为它比 finalize() 方法更灵活。

关于Java中的弱引用，这篇文章(译文)关于WeakReference写的很好，推荐。

参考：

• Android最佳性能实践
• http://developer.android.com/reference