Android 内存泄漏案例和解析

Android 编程所使用的 Java 是一门使用垃圾收集器(GC, garbage collection)来自动管理内存的语言,它使得我们不再需要手动调用代码来进行内存回收。那么它是如何判断的呢?简单说,如果一个对象,从它的根节点开始不可达的话,那么这个对象就是没有引用的了,是会被垃圾收集器回收的,其中,所谓的 “根节点” 往往是一个线程,比如主线程。因此,如果一个对象从它的根节点开始是可达的有引用的,但实际上它已经没有再使用了,是无用的,这样的对象就是内存泄漏的对象,它会在内存中占据我们应用程序原本就不是很多的内存,导致程序变慢,甚至内存溢出(OOM)程序崩溃。

内存泄漏的原因并不难理解,但仅管知道它的存在,往往我们还是会不知觉中写出致使内存泄漏的代码。在 Android 编程中,也是有许多情景容易导致内存泄漏,以下将一一列举一些我所知道的内存泄漏案例,从这些例子中应该能更加直观了解怎么导致了内存泄漏,从而在编程过程中去避免。

静态变量造成内存泄漏

首先,比较简单的一种情况是,静态变量致使内存泄漏,说到静态变量,我们至少得了解其生命周期才能彻底明白。静态变量的生命周期,起始于类的加载,终止于类的释放。对于 Android 而言,程序也是从一个 main 方法进入,开始了主线程的工作,如果一个类在主线程或旁枝中被使用到,它就会被加载,反过来说,假如一个类存在于我们的项目中,但它从未被我们使用过,算是个孤岛,这时它是没有被加载的。一旦被加载,只有等到我们的 Android 应用进程结束它才会被卸载。

于是,当我们在 Activity 中声明一个静态变量引用了 Activity 自身,就会造成内存泄漏:

public class LeakActivity extends AppCompatActivity {

    private static Context sContext;


    @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_leak);
        sContext = this;
    }
}

这样的代码会导致当这个 Activity 结束的时候,sContext 仍然持有它的引用,致使 Activity 无法回收。解决办法就是在这个 Activity 的 onDestroy 时将 sContext 的值置空,或者避免使用静态变量这样的写法。

同样的,如果一个 Activity 的静态 field 变量内部获得了当前 Activity 的引用,比如我们经常会把 this 传给 View 之类的对象,这个对象若是静态的,并且没有在 Activity 生命周期结束之前置空的话,也会导致同样的问题。

非静态内部类和匿名内部类造成内存泄漏

也是一个很常见的情景,经常会遇到的 Handler 问题就是这样一种情况,如果我们在 field 声明一个 Handler 变量:

private Handler mHandler = new Handler() {
    @Override public void handleMessage(Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
    }
};

由于在 Java 中,非静态内部类(包括匿名内部类,比如这个 Handler 匿名内部类)会引用外部类对象 this(比如 Activity),而静态的内部类则不会引用外部类对象。所以这里 Handler 会引用 Activity 对象,当它使用了 postDelayed 的时候,如果 Activity 已经 finish 了,而这个 handler 仍然引用着这个 Activity 就会致使内存泄漏,因为这个 handler 会在一段时间内继续被 main Looper 持有,导致引用仍然存在,在这段时间内,如果内存吃紧至超出,就很危险了。

解决办法就是大家都知道的使用静态内部类加 WeakReference:

private StaticHandler mHandler = new StaticHandler(this);

public static class StaticHandler extends Handler {
    private final WeakReference<Activity> mActivity;


    public StaticHandler(Activity activity) {
        mActivity = new WeakReference<Activity>(activity);
    }


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

另外,综合上面两种情况,如果一个变量,既是静态变量,而且是非静态的内部类对象,那么也会造成内存泄漏:

public class LeakActivity extends AppCompatActivity {

    private static Hello sHello;


    @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_leak);
        
        sHello = new Hello();
    }


    public class Hello {}
}

注意,这里我们定义的 Hello 虽然是空的,但它是一个非静态的内部类,所以它必然会持有外部类即 LeakActivity.this 引用,导致 sHello 这个静态变量一直持有这个 Activity,于是结果就和第一个例子一样,Activity 无法被回收。

到这里大家应该可以看出,内存泄漏经常和静态变量有关。和静态变量有关的,还有一种常见情景,就是使用单例模式没有解绑致使内存泄漏,单例模式的对象经常是和我们的应用相同的生命周期,如果我们使用 EventBus 或 Otto 并生成单例,注册了一个 Activity 而没有在页面结束的时候进行解除注册,那么单例会一直持有我们的 Activity,这个 Activity 虽然没有使用了,但会一直占用着内存。

属性动画造成内存泄漏

另外当我们使用属性动画,我们需要调用一些方法将动画停止,特别是无限循环的动画,否则也会造成内存泄漏,好在使用 View 动画并不会出现内存泄漏,估计 View 内部有进行释放和停止。

RxJava 使用不当造成内存泄漏

最后说一说 RxJava 使用不当造成的内存泄漏,RxJava 是一个非常易用且优雅的异步操作库。对于异步的操作,如果没有及时取消订阅,就会造成内存泄漏:

Observable.interval(1, TimeUnit.SECONDS)
          .subscribe(new Action1<Long>() {
              @Override public void call(Long aLong) {
                  // pass
              }
          });

同样是匿名内部类造成的引用没法被释放,使得如果在 Activity 中使用就会导致它无法被回收,即使我们的 Action1 看起来什么也没有做。解决办法就是接收 subscribe 返回的 Subscription 对象,在 Activity onDestroy 的时候将其取消订阅即可:

public class LeakActivity extends AppCompatActivity {

    private Subscription mSubscription;


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

        mSubscription = Observable.interval(1, TimeUnit.SECONDS)
            .subscribe(new Action1<Long>() {
              @Override public void call(Long aLong) {
                  // pass
              }
            });
    }


    @Override protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        mSubscription.unsubscribe();
    }
}

除了以上这种解决方式之外,还有一种解决方式就是通过 RxJava 的 compose 操作符和 Activity 的生命周期挂钩,我们可以使用一个很方便的第三方库叫做 RxLifecycle 来快捷做到这点,使用起来就像这样:

public class MyActivity extends RxActivity {
    @Override
    public void onResume() {
        super.onResume();
        myObservable
            .compose(bindToLifecycle())
            .subscribe();
    }
}

另外,它还提供了和 View 的便捷绑定,详情可以点击我提供的链接进行了解,这里不多说了。

总结来说,仍然是前面说的内部类或匿名内部类引用了外部类造成了内存泄漏,所以在实际编程过程中,如果涉及此类问题或者线程操作的,应该特别小心,很可能不知不觉中就写出了带内存泄漏的代码了。

内存泄漏的检测

前面说了不少内存泄漏的场景和对应的解决办法,但如果我们不知不觉中写出了带有内存泄漏隐患的代码怎么办,面对这个问题,其实到现在,我们是很幸运的,因为有很多相关的检查方式或组件可以选择,比如最简单的:观察 Memory Monitor 内存走势图,可以或多或少知道内存情况,但如果要精确地追踪到内存泄漏点,这里特别推荐伟大的 Square 公司开源的 LeakCanary 方案,LeakCanary 可以做到非常简单方便、低侵入性地捕获内存泄漏代码,甚至很多时候你可以捕捉到 Android 官方组件的内存泄漏代码,具体使用大家可以自行参看其说明,由于本文主要想讲的是内存泄漏的原因和一些常见场景,对于检测,这里就不多说啦 😉

相关资料:

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  26. 和ui有关的rxjava的subscirbe操作应该在onpause下解除注册吧。 因为有悬浮窗这个东西,当窗口下的东西处于遮蔽状态时,如果没解除注册的话,更细ui是不是会出现一些问题呢?

  27. 国内对优化这种东西好像并没有国外那么在乎吧 在乎的实现的功能而已 不过楼主的确厉害

  28. 博主的意思是所有的静态变量生命周期都是和应用的生命周期一样的,进一步说是和主进程的生命周期一样的?

    • 是的 静态变量存储在方法区,随着类加载器加载类的时候加载,在类加载器卸载的时候结束生命,但是App一般不会卸载类加载器,除非进程结束。

  29. 转载一下到我的csdn可好,做个笔记,谢谢,会注明来源,刚刚遇到getactvity为空的道理

    • 在明显位置注明出处和作者即可,不过更好的做法是:直接放原文链接,不要复制过去。^ ^

  30. 第一次进来,随便翻翻,读到了这篇文章,一直读完,文章质量很高,赞![赞]

  31. 属性动画会内存泄漏么?求案例,我自己写无限循环测试没发现内存泄漏

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  35. 我有一个疑问..第一段第四行说的“根节点”是指GC Roots吧,但是按照深入理解JAVA虚拟机书中所说(P64),GC Roots并不包括线程,它指的是对象啊。

  36. Rxjava那里 接触注册-应该是解除注册吧,匿名内部类那里的filed拼写错误应该是field,还是要手动点赞

  37. 还真是涉及到了java的加载机制的问题了。线程的问题和游标的使用也挺会出现这个问题。频繁的gc也头疼