記憶體洩漏大集結：安卓開發者不可錯過的效能優化技巧

語言: CN / TW / HK
時間 2023-02-22 07:15:11

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當我們開發安卓應用時，效能優化是非常重要的一個方面。一方面，優化可以提高應用的響應速度、降低卡頓率，從而提升使用者體驗；另一方面，優化也可以減少應用的資源佔用，提高應用的穩定性和安全性，降低應用被殺死的概率，從而提高使用者的滿意度和留存率。

但是，對於許多開發者來說，安卓效能優化往往是一個比較棘手的問題。由於安卓裝置的種類繁多，硬體配置各不相同，因此優化的方法和策略也各不相同。同時，安卓應用的開發週期較長，往往需要不斷地迭代和更新，因此優化也需要不斷地持續和優化。

因此，學習安卓效能優化的知識和技巧，是每個安卓開發者必備的技能之一。通過掌握安卓效能優化的基本原理和方法，我們可以更加深入地瞭解安卓裝置的工作機制，理解應用的效能瓶頸，從而採取有效的優化策略和措施，提高應用的效能和穩定性，提升使用者的滿意度和留存率。

因此，本系列部落格旨在介紹安卓效能優化的基本原理、優化策略和實踐技巧，幫助開發者更好地瞭解安卓裝置的工作原理，掌握安卓效能優化的基本方法和技巧，從而提高應用的效能和穩定性，為使用者提供更加優質的使用體驗

安卓開發的效能優化問題非常廣泛，以下是其中一些常見的問題：

  1. 記憶體洩漏：當應用程式不正確地管理記憶體時，會發生記憶體洩漏，導致記憶體佔用過高，甚至導致應用程式崩潰。
  2. 佈局優化：佈局是應用程式中最常見的效能瓶頸之一，因為過於複雜的佈局會導致應用程式響應緩慢或卡頓。
  3. 圖片優化：圖片是應用程式中佔用記憶體最多的資源之一，因此必須謹慎使用，並對其進行適當的壓縮和快取，以確保應用程式的效能。
  4. 網路請求優化：網路請求可以在應用程式中佔用大量的時間和資源，因此必須對其進行優化，以減少請求次數和提高響應速度。
  5. 資料庫優化：當應用程式需要大量訪問資料庫時，可能會導致效能問題。通過優化資料庫設計和使用適當的資料庫快取，可以提高應用程式的效能。
  6. 多執行緒優化：多執行緒可以提高應用程式的效能，但如果不正確地使用它們，則可能導致死鎖、執行緒競爭和其他問題。
  7. 記憶體優化：記憶體是應用程式效能的重要因素之一。通過及時釋放不再需要的記憶體和避免不必要的記憶體分配，可以提高應用程式的效能。
  8. 程式碼優化：優化程式碼結構和演算法可以提高應用程式的效能。例如，使用更快速和有效的資料結構和演算法來提高應用程式的響應速度。
  9. 安全性優化：安全問題也可能對應用程式的效能產生負面影響。通過避免不安全的程式碼實踐和使用加密技術來保護資料，可以提高應用程式的安全性和效能。

我在效能優化 中記錄過幾篇文章，也不多，都是從遇到問題的角度出發寫的，今天就從上述的常規優化開始，一個一個分析記錄一下。

為什麼說是常規優化呢？因為Android的效能優化歸結到底就是記憶體問題，而記憶體層次的優化，不僅是描述中的這些常規優化項，還可以進行磁碟讀寫次數、磁碟頁資料同步等進一步的優化，而這些優化在這裡是不討論的。

記憶體洩漏

記憶體洩漏是指應用程式在執行過程中，無法正確地釋放已經不再使用的記憶體資源，導致記憶體佔用不斷增加，最終導致應用程式崩潰或執行緩慢。

記憶體洩漏的原理

安卓記憶體洩漏的原理是指應用程式在使用記憶體時，由於程式設計問題或者錯誤，導致無法釋放不再使用的記憶體，最終導致系統中的記憶體不足，影響系統的穩定性和效能。

以下是一些可能導致安卓記憶體洩漏的常見原因：

  1. 物件引用未釋放：當物件被建立時，如果沒有被正確釋放，那麼這些物件就會一直佔用記憶體，直到應用程式退出。例如，當一個Activity被銷燬時，如果它還持有其他物件的引用，那麼這些物件就無法被垃圾回收器回收，從而導致記憶體洩漏。

如果存在記憶體洩漏，那麼這些記憶體中的物件就會被引用，無法被垃圾回收機制回收，這時我們需要通過GCRoot來識別記憶體洩漏的物件和引用。

GCRoot是垃圾回收機制中的根節點，根節點包括虛擬機器棧、本地方法棧、方法區中的類靜態屬性引用、活動執行緒等，這些物件被垃圾回收機制視為“活著的物件”，不會被回收。

當垃圾回收機制執行時，它會從GCRoot出發，遍歷所有的物件引用，並標記所有活著的物件，未被標記的物件即為垃圾物件，將會被回收。

當存在記憶體洩漏時，垃圾回收機制無法回收一些已經不再使用的物件，這些物件仍然被引用，形成了一些GCRoot到記憶體洩漏物件的引用鏈，這些物件將無法被回收，導致記憶體洩漏。

通過查詢記憶體洩漏物件和GCRoot之間的引用鏈，可以定位到記憶體洩漏的根源，進而解決記憶體洩漏問題,LeakCancry就是通過這個機制實現的。 一些常見的GCRoot包括： - 虛擬機器棧（Local Variable）中引用的物件。 - 方法區中靜態屬性（Static Variable）引用的物件。 - JNI 引用的物件。 - Java 執行緒（Thread）引用的物件。 - Java 中的 synchronized 鎖持有的物件。

  1. 匿名內部類造成的記憶體洩漏：匿名內部類通常會持有外部類的引用，如果外部類的生命週期比匿名內部類長，那麼就會導致外部類無法被回收，從而導致記憶體洩漏。
  2. 靜態變數持有Activity或Context的引用：如果一個靜態變數持有Activity或Context的引用，那麼這些Activity或Context就無法被垃圾回收器回收，從而導致記憶體洩漏。
  3. 未關閉的Cursor、Stream或者Bitmap物件：如果程式在使用Cursor、Stream或者Bitmap物件時沒有正確關閉這些物件，那麼這些物件就會一直佔用記憶體，從而導致記憶體洩漏。
  4. 資源未釋放：如果程式在使用系統資源時沒有正確釋放這些資源，例如未關閉資料庫連線、未釋放音訊資源等，那麼這些資源就會一直佔用記憶體，從而導致記憶體洩漏。

常見的記憶體洩漏

靜態引用導致的記憶體洩漏

當一個物件被一個靜態變數持有時，即使這個物件已經不再使用，也不會被垃圾回收器回收，這就會導致記憶體洩漏 ```java public class MySingleton { private static MySingleton instance; private Context context;

private MySingleton(Context context) {
    this.context = context;
}

public static MySingleton getInstance(Context context) {
    if (instance == null) {
        instance = new MySingleton(context);
    }
    return instance;
}

} ```

上面的程式碼中，MySingleton持有了一個Context物件的引用，而MySingleton是一個靜態變數，導致即使這個物件已經不再使用，也不會被垃圾回收器回收。

注意事項：如果需要使用靜態變數，請注意在不需要時將其設定為null，以便及時釋放記憶體。

匿名內部類導致的記憶體洩漏

匿名內部類會隱式地持有外部類的引用，如果這個匿名內部類被持有了，就會導致外部類無法被垃圾回收。

``` public class MyActivity extends Activity { private Button button;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);

    button = new Button(this);
    button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override
        public void onClick(View v) {
            // do something
        }
    });
    setContentView(button);
}

} ``` 匿名內部類OnClickListener持有了外部類MyActivity的引用，如果MyActivity被銷燬之前，button沒有被清除，就會導致MyActivity無法被垃圾回收。

注意事項：在Activity銷燬時，應該將所有持有Activity引用的物件設定為null。

Handler引起的記憶體洩漏

Handler是在Android應用程式中常用的一種執行緒通訊機制，如果Handler被錯誤地使用，就會導致記憶體洩漏。 ```java public class MyActivity extends Activity { private static final int MSG_WHAT = 1; private Handler mHandler = new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { switch (msg.what) { case MSG_WHAT: // do something break; default: super.handleMessage(msg); } } };

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
    mHandler.sendEmptyMessageDelayed(MSG_WHAT, 1000 * 60 * 5);
}

@Override
protected void onDestroy() {
    super.onDestroy();
    // 在Activity銷燬時，應該將Handler的訊息佇列清空，以避免記憶體洩漏。
    mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
    }

} ``` Handler持有了Activity的引用，如果Activity被銷燬之前，Handler的訊息佇列中還有未處理的訊息，就會導致Activity無法被垃圾回收。

注意事項：在Activity銷燬時，應該將Handler的訊息佇列清空，以避免記憶體洩漏。

Bitmap物件導致的記憶體洩漏

當一個Bitmap物件被建立時，它會佔用大量記憶體，如果不及時釋放，就會導致記憶體洩漏。

``` public class MyActivity extends Activity { private Bitmap mBitmap;

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

// 載入一張大圖
mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.big_image);

}

@Override protected void onDestroy() { super.onDestroy(); // 釋放Bitmap物件 mBitmap.recycle(); mBitmap = null; } } ```

當Activity被銷燬時，Bitmap物件mBitmap應該被及時釋放，否則就會導致記憶體洩漏。

注意事項：當使用大量Bitmap物件時，應該及時回收不再使用的物件，避免記憶體洩漏。另外，可以考慮使用圖片載入庫來管理Bitmap物件，例如Glide、Picasso等。

資源未關閉導致的記憶體洩漏

當使用一些系統資源時，例如檔案、資料庫等，如果不及時關閉，就可能導致記憶體洩漏。例如： public void readFile(String filePath) throws IOException { FileInputStream fis = null; try { fis = new FileInputStream(filePath); // 讀取檔案... } finally { if (fis != null) { try { fis.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } 上面的程式碼中，如果在讀取檔案之後沒有及時關閉FileInputStream物件，就可能導致記憶體洩漏。

注意事項：在使用一些系統資源時，例如檔案、資料庫等，要及時關閉相關物件，避免記憶體洩漏。

避免記憶體洩漏需要在編寫程式碼時時刻注意，及時清理不再使用的物件，確保記憶體資源得到及時釋放。 ,同時，可以使用一些工具來檢測記憶體洩漏問題，例如Android Profiler、LeakCanary等。

WebView 記憶體洩漏

當使用WebView時，如果不及時釋放，就可能導致記憶體洩漏

``` public class MyActivity extends Activity { private WebView mWebView;

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

    mWebView = findViewById(R.id.webview);
    mWebView.loadUrl("https://www.example.com");
}

@Override
protected void onDestroy() {
    super.onDestroy();
    // 釋放WebView物件
    if (mWebView != null) {
        mWebView.stopLoading();
        mWebView.clearHistory();
        mWebView.clearCache(true);
        mWebView.loadUrl("about:blank");
        mWebView.onPause();
        mWebView.removeAllViews();
        mWebView.destroy();
        mWebView = null;
    }
}

} ``` 上面的程式碼中，當Activity銷燬時，WebView物件應該被及時釋放，否則就可能導致記憶體洩漏。

注意事項：在使用WebView時，要及時釋放WebView物件，可以在Activity銷燬時呼叫WebView的destroy方法，同時也要清除WebView的歷史記錄、快取等內容，以確保釋放所有資源。

監測工具

  1. 記憶體監視工具：Android Studio提供了記憶體監視工具，可以在開發過程中實時監視應用程式的記憶體使用情況，幫助開發者及時發現記憶體洩漏問題。
  2. DDMS：Android SDK中的DDMS工具可以監視Android裝置或模擬器的程序和執行緒，包括記憶體使用情況、堆疊跟蹤等資訊，可以用來診斷記憶體洩漏問題。
  3. MAT：MAT（Memory Analyzer Tool）是一款基於Eclipse的記憶體分析工具，可以分析應用程式的堆記憶體使用情況，識別和定位記憶體洩漏問題。
  4. 騰訊的Matrix，也是非常好的一個開源專案，推薦大家使用

總結

記憶體洩漏是指程式中的某些物件或資源沒有被妥善地釋放，從而導致記憶體佔用不斷增加，最終可能導致應用程式崩潰或系統執行緩慢等問題。

常見的記憶體洩漏問題包括：

  1. 長時間持有Activity或Fragment物件導致的記憶體洩漏；
  2. 匿名內部類和非靜態內部類導致的記憶體洩漏；
  3. WebView持有Activity物件導致的記憶體洩漏；
  4. 單例模式持有資源物件導致的記憶體洩漏；
  5. 資源未關閉導致的記憶體洩漏；
  6. 靜態變數持有Context物件導致的記憶體洩漏；
  7. Handler持有外部類引用導致的記憶體洩漏；
  8. Bitmap佔用大量記憶體導致的記憶體洩漏；
  9. 單例持有大量資料導致的記憶體洩漏。

為避免記憶體洩漏問題，我們可以採取以下措施：

  1. 及時釋放Activity或Fragment物件；
  2. 避免匿名內部類和非靜態內部類；
  3. 在使用WebView時，及時呼叫destroy方法；
  4. 在單例模式中避免長時間持有資源物件；
  5. 及時關閉資源物件；
  6. 避免靜態變數持有Context物件；
  7. 避免Handler持有外部類引用；
  8. 在使用Bitmap時，及時釋放記憶體；
  9. 避免單例持有大量資料。

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