Android性能优化之利用LeakCanary检测内存泄漏及解决办法

前言：

最近公司C轮融资成功了，移动团队准备扩大一下，需要招聘Android开发工程师，陆陆续续面试了几位Android应聘者，面试过程中聊到性能优化中如何避免内存泄漏问题时，很少有人全面的回答上来。所以决定抽空学习总结一下这方面的知识，以及分享一下我们是如何检测内存泄漏的。我们公司使用开源框架LeakCanary来检测内存泄漏。

什么是内存泄漏？

有些对象只有有限的生命周期。当它们的任务完成之后，它们将被垃圾回收。如果在对象的生命周期本该结束的时候，这个对象还被一系列的引用，这就会导致内存泄漏。随着泄漏的累积，app将消耗完内存。

内存泄漏造成什么影响？

它是造成应用程序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。

什么是LeakCanary？

leakCanary是Square开源框架，是一个Android和Java的内存泄露检测库，如果检测到某个 activity 有内存泄露，LeakCanary 就是自动地显示一个通知，所以可以把它理解为傻瓜式的内存泄露检测工具。通过它可以大幅度减少开发中遇到的oom问题，大大提高APP的质量。

本篇不介绍如何使用LeakCanary，关于LeakCanary使用参考以下文章：

1.LeakCanary: 让内存泄露无所遁形 
     2.LeakCanary 中文使用说明

LeakCanary捕获常见内存泄漏以及解决办法

1.）错误使用单例造成的内存泄漏

在平时开发中单例设计模式是我们经常使用的一种设计模式，而在开发中单例经常需要持有Context对象，如果持有的Context对象生命周期与单例生命周期更短时，或导致Context无法被释放回收，则有可能造成内存泄漏，错误写法如下：

public class LoginManager {
    private static LoginManager mInstance;
    private Context mContext;

    private LoginManager(Context context) {
        this.mContext = context;
    }

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

    public void dealData() {
    }

}

弱我们在一个Activity中调用的，然后关闭该Activity则会出现内存泄漏。

LoginManager.getInstance(this).dealData();

LeakCanary检测结果如下：

解决 办法要保证Context和AppLication的生命周期一样，修改后代码如下：

public class LoginManager {
    private static LoginManager mInstance;
    private Context mContext;

    private LoginManager(Context context) {
        this.mContext = context.getApplicationContext();
    }

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

    public void dealData() {
    }

}

2.）Handler造成的内存泄漏

早些年Handler的使用频率还是蛮高的，它是工作线程与UI线程之间通讯的桥梁，只是现在大量开源框架对其进行了封装，我们这里模拟一种常见使用方式来模拟内存泄漏情形。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private Handler mHandler = new Handler();
    private TextView mTextView;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mTextView = (TextView) findViewById(R.id.text);//模拟内存泄露
        mHandler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mTextView.setText("lcj");
            }
        }, 3 * 60 * 1000);
        finish();
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        LApplication.getRefWatcher().watch(this);
    }
}

上述代码通过内部类的方式创建mHandler对象,此时mHandler会隐式地持有一个外部类对象引用这里就是MainActivity，当执行postDelayed方法时，该方法会将你的Handler装入一个Message，并把这条Message推到MessageQueue中，MessageQueue是在一个Looper线程中不断轮询处理消息，那么当这个Activity退出时消息队列中还有未处理的消息或者正在处理消息，而消息队列中的Message持有mHandler实例的引用，mHandler又持有Activity的引用，所以导致该Activity的内存资源无法及时回收，引发内存泄漏。

LeakCanary检测结果如下：

要想避免Handler引起内存泄漏问题，需要我们在Activity关闭退出的时候的移除消息队列中所有消息和所有的Runnable。上述代码只需在onDestroy()函数中调用mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);就行了。

public class MainActivity1 extends AppCompatActivity {
    private Handler mHandler = new Handler();
    private TextView mTextView;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mTextView = (TextView) findViewById(R.id.text);
        //模拟内存泄露
        mHandler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mTextView.setText("lcj");
            }
        }, 3 * 60 * 1000);
        finish();
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
        mHandler=null;
        LApplication.getRefWatcher().watch(this);
    }
}

3.)线程造成的内存泄漏

最早时期的时候处理耗时操作多数都是采用Thread+Handler的方式，后来逐步被AsyncTask取代，直到现在采用RxJava的方式来处理异步。这里以AsyncTask为例，可能大部分人都会这样处理一个耗时操作然后通知UI更新结果：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private AsyncTask<Void, Void, Integer> asyncTask;
    private TextView mTextView;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mTextView = (TextView) findViewById(R.id.text);
        testAsyncTask();
        finish();
    }

    private void testAsyncTask() {
        asyncTask = new AsyncTask<Void, Void, Integer>() {
            @Override
            protected Integer doInBackground(Void... params) {
                int i = 0;
                //模拟耗时操作
                while (!isCancelled()) {
                    i++;
                    if (i > 1000000000) {
                        break;
                    }
                    Log.e("LeakCanary", "asyncTask---->" + i);
                }
                return i;
            }

            @Override
            protected void onPostExecute(Integer integer) {
                super.onPostExecute(integer);
                mTextView.setText(String.valueOf(integer));
            }
        };
        asyncTask.execute();

    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        LApplication.getRefWatcher().watch(this);
    }

}

对于上面的例子来说，在处理一个比较耗时的操作时，可能还没处理结束MainActivity就执行了退出操作，但是此时AsyncTask依然持有对MainActivity的引用就会导致MainActivity无法释放回收引发内存泄漏。

LeakCanary检测结果：

如何解决这种内存泄漏呢？在使用AsyncTask时，在Activity销毁时候也应该取消相应的任务AsyncTask.cancel()方法，避免任务在后台执行浪费资源，进而避免内存泄漏的发生。

public class MainActivity3 extends AppCompatActivity {
    private AsyncTask<Void, Void, Integer> asyncTask;
    private TextView mTextView;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mTextView = (TextView) findViewById(R.id.text);
        testAsyncTask();
        finish();
    }

    private void testAsyncTask() {
        asyncTask = new AsyncTask<Void, Void, Integer>() {
            @Override
            protected Integer doInBackground(Void... params) {
                int i = 0;
                //模拟耗时操作
                while (!isCancelled()) {
                    i++;
                    if (i > 1000000000) {
                        break;
                    }
                    Log.e("LeakCanary", "asyncTask---->" + i);
                }
                return i;
            }

            @Override
            protected void onPostExecute(Integer integer) {
                super.onPostExecute(integer);
                mTextView.setText(String.valueOf(integer));
            }
        };
        asyncTask.execute();

    }

    private void destroyAsyncTask() {
        if (asyncTask != null && !asyncTask.isCancelled()) {
            asyncTask.cancel(true);
        }
        asyncTask = null;
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        destroyAsyncTask();
        LApplication.getRefWatcher().watch(this);
    }

}

4.）非静态内部类创建静态实例造成的内存泄漏

  有时我们需要一个可以随着屏幕旋转的Activity，比如视频播放Activity，这时我们为了防止多次调用onCreate方法导致某些参数重新初始化，我们一般会选择创建一个内部类和一个静态实例来保存这些参数，比如以下实现：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private static Config mConfig;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        //模拟内存泄露
        if (mConfig == null) {
            mConfig = new Config();
            mConfig.setSize(18);
            mConfig.setTitle("老九门");
        }
        finish();
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        LApplication.getRefWatcher().watch(this);
    }

    class Config {
        private int size;
        private String title;

        public int getSize() {
            return size;
        }

        public void setSize(int size) {
            this.size = size;
        }

        public String getTitle() {
            return title;
        }

        public void setTitle(String title) {
            this.title = title;
        }
    }
}

上述代码看着没有任何问题，其实内部类都会持有一个外部类引用，这里这个外部类就是MainActivity，然而内部类实例又是static静态变量其生命周期与Application生命周期一样，所以在MainActivity关闭的时候，内部类静态实例依然持有对MainActivity的引用，导致MainActivity无法被回收释放，引发内存泄漏。LeakCanary检测内存泄漏结果如下：

对于这种泄漏的解决办法就是将内部类改成静态内部类，不再持有对MainActivity的引用即可，修改后的代码如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private static Config mConfig;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        //模拟内存泄露
        if (mConfig == null) {
            mConfig = new Config();
            mConfig.setSize(18);
            mConfig.setTitle("老九门");
        }
        finish();
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        LApplication.getRefWatcher().watch(this);
    }

    static class Config {
        private int size;
        private String title;

        public int getSize() {
            return size;
        }

        public void setSize(int size) {
            this.size = size;
        }

        public String getTitle() {
            return title;
        }

        public void setTitle(String title) {
            this.title = title;
        }
    }
}

5.）由WebView引起的内存泄漏

在目前的开发中多多少少会用到Hybrid开发方式，这样我们就会用WebView去承载Html网页，就如下面这种方式：

java代码：

public class MainActivity5 extends AppCompatActivity {
    private WebView mWebView;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_web);
        mWebView = (WebView) findViewById(R.id.web);
        mWebView.loadUrl("http://www.cnblogs.com/whoislcj/p/5720202.html");
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        LApplication.getRefWatcher().watch(this);
    }

}

xml布局文件：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:id="@+id/activity_main"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical">

    <WebView
        android:id="@+id/web"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"/>
</LinearLayout>

WebView解析网页时会申请Native堆内存用于保存页面元素，当页面较复杂时会有很大的内存占用。如果页面包含图片，内存占用会更严重。并且打开新页面时，为了能快速回退，之前页面占用的内存也不会释放。有时浏览十几个网页，都会占用几百兆的内存。这样加载网页较多时，会导致系统不堪重负，最终强制关闭应用，也就是出现应用闪退或重启。及时Activity关闭时在onDestroy中调用如下代码也是没有任何作用。

private void destroyWebView() {
        if (mWebView != null) {
            mLinearLayout.removeView(mWebView);
            mWebView.pauseTimers();
            mWebView.removeAllViews();
            mWebView.destroy();
            mWebView = null;
        }
    }

先看下LeakCanary检测到的结果如下：

该如何解决呢？这个查了不少资料，其中一种就是使用getApplicationgContext作为参数构建WebView，然后动态添加到一个ViewGroup中，最后退出的时候调用webView的销毁的函数，虽然也达到了防止内存溢出的效果，但是在有些网页弹出时候需要记住密码的对话框的时候，会出现Unable to add window -- token null is not for an application 的错误，所以这里采用的解决办法是通过把使用了WebView的Activity(或者Service)放在单独的进程里。然后在检测到应用占用内存过大有可能被系统干掉或者它所在的Activity(或者Service)结束后，调用android.os.Process.killProcess(android.os.Process.myPid());，主动Kill掉进程。由于系统的内存分配是以进程为准的，进程关闭后，系统会自动回收所有内存。

修改后的代码如下：

public class MainActivity5 extends AppCompatActivity {
    private WebView mWebView;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_web);
        mWebView = (WebView) findViewById(R.id.web);
        mWebView.loadUrl("http://www.cnblogs.com/whoislcj/p/5720202.html");
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        destroyWebView();
        android.os.Process.killProcess(android.os.Process.myPid());
        super.onDestroy();
        LApplication.getRefWatcher().watch(this);

    }

    private void destroyWebView() {
        if (mWebView != null) {
            mWebView.pauseTimers();
            mWebView.removeAllViews();
            mWebView.destroy();
            mWebView = null;
        }
    }

}

manifest中对应的activity配置如下：

<activity
   android:name=".MainActivity5"
   android:process="com.whoislcj.webview"/>

6.）资源未关闭造成的内存泄漏

对于使用了BraodcastReceiver，ContentObserver，File，Cursor，Stream，Bitmap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。例如获取媒体库图片地址代码在查询结束的时候一定要调用

Cursor 的关闭方法防止造成内存泄漏。

     String columns[] = new String[]{
                MediaStore.Images.Media.DATA, MediaStore.Images.Media._ID, MediaStore.Images.Media.TITLE, MediaStore.Images.Media.DISPLAY_NAME
        };
        Cursor cursor = this.getContentResolver().query(MediaStore.Images.Media.EXTERNAL_CONTENT_URI, columns, null, null, null);
        if (cursor != null) {
            int photoIndex = cursor.getColumnIndexOrThrow(MediaStore.Images.Media.DATA);
            //显示每张图片的地址，但是首先要判断一下，Cursor是否有值
            while (cursor.moveToNext()) {
                String photoPath = cursor.getString(photoIndex); //这里获取到的就是图片存储的位置信息
                Log.e("LeakCanary", "photoPath---->" + photoPath);
            }
            cursor.close();
        }

总结：

以上就是通过LeakCanary检测到的内存泄漏情况以及解决办法。