Android性能优化之内存篇

Dear 丶 2022-01-20 06:07 373阅读 0赞

性能优化一直是高级Android工程师必问的，这也往往涉及到对Java、JVM、Android运行机制、监控工具使用等全方位的知识点，是很好的面试方向。

本篇会围绕Android与Java的性能优化专项之**内存**展开并深入。

内存是Android运行性能至关重要的一项指标，每个进程能使用的内存是有限的。不合理的使用内存会导致频繁的GC、甚至发生OOM，过多GC会导致App卡顿，而内存泄漏或者内存抖动都可以导致OOM，这是无法接受的。

因此，对于一个合格的高级Android工程师，必须保持对内存的高度敏感性，本文会针对内存提出一系列性能优化手段。

## 什么时候会导致频繁GC ##

1.  内存抖动  
    短时间内创建了大量对象同时又被快速释放。比如在一个大循环里去不断创建对象，会导致频繁gc;
2.  内存泄漏  
    内存泄漏会导致可用内存逐渐变少，而且内存碎片加多，这也会增多gc次数，甚至可能发生OOM
3.  一次申请太大内存空间  
    由于内存碎片的存在，就算内存本身足够，但由于碎片导致无法找到一块大空间，这也会触发gc；

## 内存优化准则 ##

#### 1. 能不创建的对象就不创建 ####

比如字符串拼接，可以手动使用StringBuilder，而不是使用"+"，"+"被编译器优化后会每次创建StringBuilder对象，造成浪费；

而且，尤其注意在主线程里不要过多创建对象。因为在GC时会锁住堆内存，此时请求分配的线程也会被挂起，这显然会导致主线程的卡顿。所以在一些主线程高频函数，如onDraw，onTouchEvent里不要去创建对象。

#### 2. 尽可能复用已经创建的对象 ####

还是StringBuilder的例子，基于一个StringBuilder可以通过`SetLength(0)`支持很多次的字符串拼接。

多使用系统提供的对象池，比如线程池，Long、Integer、Short等包类型里的缓存值（通过valueOf取），列表view的复用等

#### 3. 防止内存泄漏 ####

内存一旦发生泄漏，意味着堆里有一块区域持续被不再使用的变量占据，这自然会导致可用内存减少而发生gc，甚至OOM。

一般内存泄漏有几下几种情况：

###### I. 长生命周期持有短生命周期引用，如Activity泄漏 ######

一般是长生命周期的变量持有Activity引用，导致在gc时无法标记Activity从而无法回收，而Activity本身一般会引用到非常多的资源如View, Image，则这些大块资源均无法回收。

这种时候，我们可以用WeakReference来弱引用；针对Activity这种场景可以使用LeakCanary来进行监控，它会在Activity onDestroy后监控其引用是否被释放，若未释放则主动触发一次gc，gc后如果仍未释放，则会通知开发者。

###### II. 静态变量和单例滥用 ######

静态变量一般是在装载类里的链接时进行内存分配，初始化时进行赋值。关键是，静态变量会伴随Android进程整个生命周期，如果引用了某块堆内存，则该内存无法被回收。单例也是类似。我们在开发中不应该依赖太多静态变量和单例。

###### III. finalize来兜底 ######

对于一些较大内存的对象，可以考虑利用finalize方法，防止在忘记释放时主动进行一些清理工作。像SQLiteDatabase、FileInputStream等都会在finalize方法里面进行一些清理工作，如关闭数据库。

不过，finalize方法并不是万能的，它也会导致其他问题，后续再说。

###### IV. 合理应用Java各种引用 ######

Java里提供了四种引用：

*  强引用StrongReference：这种引用的对象不会被GC回收，在堆里存活时间最久；
 *  弱引用WeakReference：在GC时一旦遇到WeakReference，无论堆内存空间是否足够都会进行回收，不过考虑到GC线程优先级很低，所以WeakReference能存活较长时间；（附：当WeakReference对象被回收后，它自身可被放入一个ReferenceQueue里，LeakCanary里便应用了这个特性来检测Activity是否已被回收）
 *  软引用SoftReference：当堆内存不足时，会对SoftReference进行回收，它存活的时间一般长于WeakReference。（附：SoftReference是在第三次内存分配失败时进行回收。流程：第一次分配失败->GC->第二次分配失败->扩容->第三次仍分配失败->清理SoftReference）
 *  虚引用PhantomReference：等于没有引用，随时随地都会被回收