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Android Studio和MAT结合使用来分析内存问题

Android互联网报道阅读(23)2019-09-18 收藏0次评论

android开发中时常会遇到内存泄漏的问题,而Android系统对单个App又有一定的内存限制,此值可以通过一下方式获取:

ActivityManager am = (ActivityManager)getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
int memoryClass = am.getMemoryClass();

上述代码中momeryClass的值可以当做每个App的内存限制。这个值根据不同的设备厂商都是不一样的,比如我的模拟器的值是32M,如果在我的模拟器上运行的一个App,分配的内存空间超过32M,则会报OOM(内存溢出)!而内存泄漏也是一个导致内存溢出的隐患,因此必须掌握解决内存溢出的方法。

本章主要讲解使用Android Studio查看是否有内存泄漏问题,然后使用MAT(Memory Analyzer Tool)来分析并解决内存泄漏问题。

Android Studio分析是否有内存泄漏


打开Android Studio中的Android Monitor中的Memory面板,可以看到有一个实时变化的堆内存曲线图,如下图所示

上图中重点列出了3部分内容:<喎?/kf/ware/vc/" target="_blank" class="keylink">vcD4NCjxjb2RlPrG7suLK1LXE1tW2y8no1sOjrMjnzbzL+cq+ztLKx9TaxKPE4sb3TmV4dXNfU8nP1/ay4srUILG7suLK1LXEvfizzKOsteO797/J0aHU8cbky/tBcHBsaWNhdGlvbrvy1d+9+LPMILWxx7Cxu7LiytS1xL34s8zW0MTatOa31sXkx+m/9jxiciAvPg0KQWxsb2NhdGVktPqx7dLRt9bF5LXEv9W85CBGcmVltPqx7b/J08PKo9Pgv9W85CBBbGxvY2F0ZWQgKyBGcmVlsrvE3LOsQXBwxNq05s/e1sYoMzJNKSA8L2NvZGU+DQo8cD48Y29kZT7E2rTmt9bO9rXEuaS+38C4o6y008nPz/LPwtK7ubI0uPawtMWlo6zSwLTOysejujxiciAvPg0KPGltZyBhbHQ9"Enable" src="http://www.51dev.com//FileUpload/news/201909/20190918234507761.png" title="" /> 终止检测的开关,没什么实质性的作用

就是手动调用GC,我们在抓内存前,一定要手动点击 Initiate GC按钮手动触发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)

获取hprof文件(hprof文件是我们使用MAT工具分析内存时使用的文件),但这里直接产生的文件MAT还不能直接使用,需用转换成标准的hprof文件。可以使用AndroidStudio转换或者用hprof-conv命令转化,网上可以查到

开始分配追踪,第一次点击可以指定追踪内存的开始位置,第二次点击可以结束追踪的位置。这样我们截取了一段要分析的内存,等待几秒钟AndroidStudio会给我们打开一个Allocation视图(感觉和MAT工具差不多,不过MAT工具更加强大,我们也可以获取hprof文件,使用MAT来分析)


 

写一段代码动态演示一下:

xml布局文件如下,定义一个Button,并设置onClick属性


Activity代码如下:声明Button被点击回调的click方法

public void click(View view) {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            ImageView imageView = new ImageView(this);
            list.add(imageView);
        }
}

通过上面代码,可以预见,每次点击Button时,都会动态生成10000个ImageView并添加到List中保存起来,Memory的效果图如下:

可以看到,刚开始系统分配了2M左右的内存,当点击一次Button之后,内存增加到8M,再次点击内存增加到24M左右。
上述情况下,当我们按下返回退出Activity时,然后点击Init GC按钮执行垃圾回收操作,进程中的内存会重新回到2M,如下图:

这种情况下,代码是安全稳定的代码,但是如果Activity中有内存泄漏会是何种情况呢,接下来我们先把之前的代码修改一下,认为构造一个内存泄漏的场景,如下代码所示:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private List list = new ArrayList<>();

    static MemoryLeak memoryLeak;

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

        if (memoryLeak == null) {
            memoryLeak = new MemoryLeak();
        }

    }

    public void click(View view) {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            ImageView imageView = new ImageView(this);
            list.add(imageView);
        }
    }

    class MemoryLeak {
        void doSomeThing() {
            System.out.println("Wheee!!!");
        }
    }

可以看到,在MainActivity中,添加了一个非静态内存类MemoryLeak,然后声明了一个静态MemoryLeak引用。
运行上述代码,然后再次执行点击Button的操作,可以看到内存同样会上升到8M左右,再次点击上升到16M左右,但是此时按下返回按钮并执行垃圾回收操作之后,Allocated + Free的总空间并没有重新回到2M左右,而是一直徘徊于8M左右 说明存在内存泄漏!!! 但是为什么会是8M呢??

Android Studio生成内存字节文件


刚才在介绍Studio的Memory面板时,有提到一个工具栏Dump Java Heap,通过点击此按钮就可以导出一个hprof文件,此过程会比较慢,需要耐心等待,当下图中心的圆圈停止转动之后hprof文件也就导出成功

导出完成后将自动打开这个文件,如下图所示:

点击Analyzer Tasks右边的绿色运行箭头,Android Studio会自动的根据此hprof文件分析有哪些类是有内存泄漏的,如下图所示:

确实有一个MainActivity存在内存泄漏的情况,但是跟我之前预想的有一点出入,本来以为向网上很多人说的那样,每次打开一个MainActivity时都会造成内存泄漏,但是现在事实就摆在眼前。仔细想了一下也恍然大悟了,MemoryLeak在第一个MainActivity中被声明是static静态的,当第二个被打开的MainActivity并不会再重新初始化MemoryLeak对象了,因此static MemoryLeak对象在内存中只是持有了第一个MainActivity的对象的引用,因此当我们调用多次GC操作之后,实际上只有第一个MainActivity不会被GC回收掉!!

如果再将Activity的代码修改一下

package material.danny_jiang.com.adbmemoryanalyze;

import android.app.ActivityManager;
import android.content.Context;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.ImageView;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private List list = new ArrayList<>();

    //private static MemoryLeak memoryLeak;

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

        //memoryLeak = new MemoryLeak();

    }

    public void click(View view) {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            ImageView imageView = new ImageView(this);
            list.add(imageView);
        }

        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                while (true) {
                    try {
                        System.out.println("Thread running!!");
                        Thread.sleep(300);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
    }

    class MemoryLeak {
        void doSomeThing() {
            System.out.println("Wheee!!!");
        }
    }
}

可以看到,我讲造成内存泄漏的场景由内部类改成了内部线程类,并且在线程中无限循环打印log。

再次执行进入MainActivity–返回键–进入MainActivity–返回键的操作

然后再生成hprof文件并打开,并执行Analyzer Tasks,可以看到如下图片的信息:

上图可以看出打开的每一个MainActivity都会造成内存泄漏。 擦嘞!!为什么这会儿又是这种情况呢???这个问题就牵涉到Java中线程的问题了—Java中的Thread有一个特点就是她们都是直接被GC Root所引用,也就是说Dalvik虚拟机对所有被激活状态的线程都是持有强引用,导致GC永远都无法回收掉这些线程对象,除非线程被手动停止并置为null或者用户直接kill进程操作。看到这相信你应该也是心中有答案了吧 : 我在每一个MainActivity中都创建了一个线程,此线程会持有MainActivity的引用,即使退出Activity当前线程因为是直接被GC Root引用所以不会被回收掉,导致MainActivity也无法被GC回收。所以当使用线程时,一定要考虑在Activity退出时,及时将线程也停止并释放掉

MAT内存分析工具


正常来讲,根据上面我讲的使用Studio来分析简单的内存泄漏已经足够了,但是在Studio之前有一款更加强大的内存分析工具MAT,谷歌工程师称它更加的Powerful!!。接下来就看一下如何使用MAT来分析内存问题

1 首先在eclipse官网下载MAT工具

https://www.eclipse.org/mat/

2 下载完MAT并安装好之后,需要先生成hprof文件。

这两我还是使用之前线程造成内存泄漏的案例来演示,

首先第一次打开MainActivity时,点击dump heap生成一个hprof文件 其次进行一系列的操作, 比如点击Button,按下返回键,再次进入MainActivity等等,这里我重复了4遍如上操作,然后再点击dump heap生成hprof文件

3 点击Studio的Captures栏,显示刚才生成的hprof文件,如下图所示:


这两个文件我们需要使用MAT去打开并对比分析,但是MAT不能直接打开这两个文件,需要将它转换成MAT能够识别的文件,Captures栏中,右键点击每一个hprof文件,然后选择Export to standard .hprof并保存到电脑目录中,如下图:

4 使用MAT打开转换后的hprof文件,显示如下图


可以看到有两个dump的面板,其中每一个都显示了一个内存的饼状图。其中用的最多的功能是左下角的Histogram, 点击 Actions下的 Histogram项将得到 Histogram结果:

它按类名将所有的实例对象列出来,可以点击表头进行排序,在表的第一行可以输入正则表达式来匹配结果 :

在Histogram中,可以右键某一想查看的对象,然后选中List Objects来查看此对象的所有实例,如下图

选中之后,会跳出所有实例对象面板,在此面板中可以可以继续某一特定实例在内存中的Path To GC Root(从GC开始的强引用)。在之前的案例操作中,我重复的进入MainActivity4次,并依次点击Button运行线程,因此正常来说MainActivity应该有4个实例在内存当中,如下图

exclude all phantom/weak/soft的意思是讲所有的虚引用/软引用/弱引用都排除掉,因为只有强引用才会造成内存泄漏!点击之后显示下图信息:

可以看到,MainActivity最终都是被一个叫做MainActivity1的对象引用,而MainActivity1就是在click方法中创建的匿名内部类Thread对象。 最终我们找到了内存泄漏的根本原因 : 当Activity退出之后,Thread因为被GC Root直接引用,所以不会被GC回收掉,而Thread又持有Activity的引用导致Activity也无法被GC正常回收掉,造成了Activity的内存泄漏,大功告成!!!

如何发现内存泄漏


上面分别介绍了使用Android studio和MAT分析内存的方法。Android studio自带的内存分析工具直观方便,但其功能却不如MAT强大,特别是没有有效的搜索、排序等功能。遇到一些棘手的问题,可能还是要借助MAT来分析内存。

上面的例子是我们人为制造了一个内存泄漏,然后有意用工具检测他。但实际开发中,我们如何发现内存泄漏呢?我想可以首先使用studio自带或DDMS中的heap分析工具,观察在反复执行某个操作时(例如打开某个页面、点击某个按钮、加载某个资源等等)时,内存在执行GC后能始终维持在稳定的值附近。如果内存呈线性增长的趋势,那一定是发生了内存泄漏。此时,就要dump出内存镜像,然后使用工具分析了。

在分析内存时,第一是可以使用工具自带的泄漏检查器帮助定位。另外,可以在执行操作(怀疑造成内存泄漏的操作)前后,分别dump出一份内存镜像,然后使用MAT的Compare Basket对比两个文件的内存情况,这样可以帮助定位到是哪个对象发生了泄漏。然后再找到这个对象的GC Roots,这样就可以进一步定位到具体的代码了。

以上就是Android Studio和MAT结合使用来分析内存问题的全部内容,请多关注【51DEV】IT技术开发者社区。