内存泄露：分析及工具使用

说干就干！

一、内存泄漏说明

要讲解 Android 的内存泄漏，要从Java的内存机制讲起。

1、Java 内存回收机制

Java 中对象是采用new或者反射的方法创建的，这些对象的创建都是在堆（Heap）中分配的，所有对象的回收都是由Java虚拟机通过垃圾回收机制完成的。GC为了能够正确释放对象，会监控每个对象的运行状况，对他们的申请、引用、被引用、赋值等状况进行监控，Java会使用有向图的方法进行管理内存，实时监控对象是否可以达到，如果不可到达，则就将其回收，这样也可以消除引用循环的问题。在Java语言中，判断一个内存空间是否符合垃圾收集标准有两个：一个是给对象赋予了空值null，以下再没有调用过，另一个是给对象赋予了新值，这样重新分配了内存空间。

2、内存泄漏 & 内存溢出

内存泄漏是指无用对象（不再使用的对象）持续占有内存或无用对象的内存得不到及时释放（这些对象不会被GC所回收，然而它却占用内存），从而造成内存空间的浪费称为内存泄漏。内存泄露有时不严重且不易察觉，这样开发者就不知道存在内存泄露，一次内存泄露的危害可以忽略，但内存泄露堆积后果很严重，无论多少内存，迟早会被占光，最终会导致内存溢出，内存溢出是指程序在申请内存时，没有足够的内存空间供其使用，出现 out of memory（OOM）。

3、Java 内存分配策略

Java 程序运行时的内存分配策略有三种，分别是静态分配、栈式分配和堆式分配，对应的，三种存储策略使用的内存空间主要分别是静态存储区（也称方法区）、栈区和堆区。

静态存储区（方法区）：主要存放静态数据、全局 static 数据和常量。这块内存在程序编译时就已经分配好，并且在程序整个运行期间都存在。
栈区：当方法被执行时，方法体内的局部变量（其中包括基础数据类型、对象的引用）都在栈上创建，并在方法执行结束时这些局部变量所持有的内存将会自动被释放。因为栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
堆区：又称动态内存分配，通常就是指在程序运行时直接 new 出来的内存，也就是对象的实例。这部分内存在不使用时将会由 Java 垃圾回收器来负责回收。

4、Android 中常见的内存泄漏

这个网上有大把讲解得很好的文章：
《Android内存泄漏总结》
《Java中的内存泄漏》

二、Android Profiler

Android Profiler 是一个先进的分析工具，能够实时展示cpu数据更新、内存和网络活动。在 Android Studio 2.4 preview版本中，Android Profiler窗口代替了Android Monitor，这里采用 Android Studio 3.0 Canary版本来写Demo，都一样。

Android Profiler 的默认窗口如图，它为每个分析器显示了一个简化的数据集：

① 选择设备
② 选择想要分析的应用进程
③ 时间轴缩放控件
④ Live 是一个跳转查看实时数据的按钮
⑤ 事件时间线
⑥ 点击可分别进入CPU、内存和网络活动等的详细窗口

ps：这个 Advanced profiling 需要 Android Plugin Version 为 2.4 及以上才能配置，明明采用最新版本【Android Plugin Version】【Gradle version】，但总是报“too old”，相信大家都遇到过这个操蛋问题 …

三、Memory Profiler

本文主要讲解内存，所以单说 Memory Profiler（内存分析器）：

在窗口的工具栏顶部有三个按钮:

① Force garbage collection（GC）
- 就是手动调用GC，我们在抓内存前，一定要手动触发GC，这样抓到的内存使用情况就是不包括 Unreachable 对象的
- Unreachable 指的是可以被垃圾回收器回收的对象，但是由于没有GC发生，所以没有释放，这时抓的内存使用中的 Unreachable 就是这些对象
② Dump Java heap（捕获当前.hprof文件）
③ Record memory allocations（记录某段内存分配）

上面是捕获一次heap dump或者录制一段内存分配的结果显示：

④显示了时间轴内录制事件，结果显示在时间轴下面的窗口⑤中。
在⑤中点击选择一个类，在右边的窗口⑥中会出现这个类的所有实例。
点击窗口⑥选中一个实例对象，下方会出现窗口⑦。
窗口⑦显示的是内存分配的堆栈跟踪（顶部栏点击 Record memory allocations）或者显示的是剩余对该对象的引用（顶部栏点击 Dump Java heap）。

你还可以在跟踪内存分配的同时捕获一段 dump heap，这样可以查看 dump heap 中的堆栈跟踪：

ps：此例模拟单例模拟泄漏问题

public class Util {

    private static Util mInstance;
    private Context mContext;

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

    public static Util getInstance(Context context) {
        if (mInstance == null) {
            mInstance = new Util(context);
        }
        return mInstance;
    }
}

public class MatDemoActivity extends AppCompatActivity {

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

        Util util = Util.getInstance(this);
    }
}

当旋转手机屏幕时，就会造成内存泄漏，通过分析引用关系可以找到泄漏原因，是不是很简单。

ps：有时在操作某一功能 / 模块时有卡顿或者内存占用飙升，手动点击GC按钮后，内存占用没有恢复到之前得水平，就可对此功能 / 模块所在包中的类进行堆栈跟踪，分析是否内存溢出。

ps：通过点击 Arrange by package 以包的形式排列要分析的类：

四、Android Profiler 和 MemoryAnalyzerTool 的关系

运用 Android Profiler（Memory Profiler）确实是能进行内存泄漏分析，但要从一堆引用关系中查找问题，费时费力（还有运气成分：P），这时就得Mat登场了：Mat 是一个快速、功能丰富的 Java heap 分析工具，它可以帮助我们查找内存泄漏和减少内存消耗。

相对于 Android Profiler（Memory Profiler）/ Android Monitor，Mat更为强大，功能更为丰富，能为程序员节约不少时间。

通过此按钮可以导出用于内存泄漏分析的.hprof文件（或者通过 tools/Android/Android Device Monitor 导出 .hprof 文件）：

但是此 .hprof 文件必须转换成标准的 .hprof 文件才能用 Mat 进行分析（原 Android Monitor 有这个选项，Memory Profiler 没有，且相对Android Monitor，Memory Profiler 简化了许多，更需要 Mat 的辅助分析啦）：

① 运行cmd，cd 到 as 自带的转换工具 hprof-conv.exe 目录下： ** \sdk\platform-tools
② 运行指令：hprof-conv inputname.hprof outname.hprof，生成所需 .hprof 文件

五、Memory Analyzer Tool（Mat）

下载、安装、导入等按下不表，专说 Mat 的分析流程。

1、Mat主要分析内容

Histogram: Lists number of instances per class
– 直方图：列出每个类的实例数
– 通过 Histogram 可以直观地看出内存中不同类型的 buffer 的数量和占用的内存大小
Dominator Tree: List the biggest objects and what they keep alive
– 支配树：列出最大的对象和他们保存的东西
– Dominator Tree 是把内存中的对象按照从大到小的顺序进行排序