这篇文章主要介绍在实际Android应用程序的开发中,容易导致内存泄露的一些情况。开发人员如果在进行代码编写之前就有内存泄露方面的基础知识,那么写出来的代码会强壮许多,写这篇文章也是这个初衷。本文从Android开发中的资源使用情况入手,介绍了如何在Bitmap、数据库查询、9-patch、过渡绘制等方面优化内存的使用。

Android资源优化

1. Bitmap优化

Android中的大部分内存问题归根结底都是Bitmap的问题,如果打开MAT(Memory analyzer tool)来看,实际占用内存大的都是一些Bitmap(以byte数组的形式存储)。所以Bitmap的优化应该是我们着重去解决的。Google在其官方有针对Bitmap的使用专门写了一个专题 : Displaying Bitmaps Efficiently, 对应的中文翻译在 :displaying-bitmaps , 在优化Bitmap资源之前,请先看看这个系列的文档,以确保自己正确地使用了Bitmap。

Bitmap如果没有被释放,那么一般只有两个问题:

  • 用户在使用完这个Bitmap之后,没有主动去释放Bitmap资源。
  • 这个Bitmap资源被引用所以无法被释放 。

1.1 主动释放Bitmap资源

当你确定这个Bitmap资源不会再被使用的时候(当然这个Bitmap不释放可能会让程序下一次启动或者resume快一些,但是其占用的内存资源太大,可能导致程序在后台的时候被杀掉,反而得不偿失),我们建议手动调用recycle()方法,释放其Native内存:

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if(bitmap != null && !bitmap.isRecycled()){
bitmap.recycle();
bitmap = null;
}

我们也可以看一下Bitmap.java中recycle()方法的说明:

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/**
* Free the native object associated with this bitmap, and clear the
* reference to the pixel data. This will not free the pixel data synchronously;
* it simply allows it to be garbage collected if there are no other references.
* The bitmap is marked as "dead", meaning it will throw an exception if
* getPixels() or setPixels() is called, and will draw nothing. This operation
* cannot be reversed, so it should only be called if you are sure there are no
* further uses for the bitmap. This is an advanced call, and normally need
* not be called, since the normal GC process will free up this memory when
* there are no more references to this bitmap.
*/
public void recycle() {
if (!mRecycled) {
if (nativeRecycle(mNativeBitmap)) {
// return value indicates whether native pixel object was actually recycled.
// false indicates that it is still in use at the native level and these
// objects should not be collected now. They will be collected later when the
// Bitmap itself is collected.
mBuffer = null;
mNinePatchChunk = null;
}
mRecycled = true;
}
}
......
//如果使用过程中抛出异常的判断
if (bitmap.isRecycled()) {
throw new RuntimeException("Canvas: trying to use a recycled bitmap " + bitmap);
}

调用bitmap.recycle之后,这个Bitmap如果没有被引用到,那么就会被垃圾回收器回收。如果不主动调用这个方法,垃圾回收器也会进行回收工作,只不过垃圾回收器的不确定性太大,依赖其自动回收不靠谱(比如垃圾回收器一次性要回收好多Bitmap,那么需要的时间就会很多,导致回收的时候会卡顿)。所以我们需要主动调用recycle。

1.2 主动释放ImageView的图片资源

由于我们在实际开发中,很多情况是在xml布局文件中设置ImageView的src或者在代码中调用ImageView.setImageResource/setImageURI/setImageDrawable等方法设置图像,下面代码可以回收这个ImageView所对应的资源:

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private static void recycleImageViewBitMap(ImageView imageView) {
if (imageView != null) {
BitmapDrawable bd = (BitmapDrawable) imageView.getDrawable();
rceycleBitmapDrawable(bd);
}
}
private static void rceycleBitmapDrawable(BitmapDrawable bitmapDrawable) {
if (bitmapDrawable != null) {
Bitmap bitmap = bitmapDrawable.getBitmap();
rceycleBitmap(bitmap);
}
bitmapDrawable = null;
}
private static void rceycleBitmap(Bitmap bitmap) {
if (bitmap != null && !bitmap.isRecycled()) {
bitmap.recycle();
bitmap = null;
}
}

1.3 主动释放ImageView的背景资源

如果你的ImageView是有Background,那么下面的代码可以释放他:

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public static void recycleBackgroundBitMap(ImageView view) {
if (view != null) {
BitmapDrawable bd = (BitmapDrawable) view.getBackground();
rceycleBitmapDrawable(bd);
}
}
public static void recycleImageViewBitMap(ImageView imageView) {
if (imageView != null) {
BitmapDrawable bd = (BitmapDrawable) imageView.getDrawable();
rceycleBitmapDrawable(bd);
}
}
private static void rceycleBitmapDrawable(BitmapDrawable bitmapDrawable) {
if (bitmapDrawable != null) {
Bitmap bitmap = bitmapDrawable.getBitmap();
rceycleBitmap(bitmap);
}
bitmapDrawable = null;
}

1.4 尽量少用Png图,多用NinePatch的图

现在手机的分辨率越来越高,图片资源在被加载后所占用的内存也越来越大,所以要尽量避免使用大的PNG图,在产品设计的时候就要尽量避免用一张大图来进行展示,尽量多用NinePatch资源。

Android中的NinePatch指的是一种拉伸后不会变形的特殊png图,NinePatch的拉伸区域可以自己定义。这种图的优点是体积小,拉伸不变形,可以适配多机型。Android SDK中有自带NinePatch资源制作工具,Android-Studio中在普通png图片点击右键可以将其转换为NinePatch资源,使用起来非常方便。

左边是原图,右边是拉伸后的效果

1.5 使用大图之前,尽量先对其进行压缩

图片有不同的形状与大小。在大多数情况下它们的实际大小都比需要呈现出来的要大很多。例如,系统的Gallery程序会显示那些你使用设备camera拍摄的图片,但是那些图片的分辨率通常都比你的设备屏幕分辨率要高很多。

考虑到程序是在有限的内存下工作,理想情况是你只需要在内存中加载一个低分辨率的版本即可。这个低分辨率的版本应该是与你的UI大小所匹配的,这样才便于显示。一个高分辨率的图片不会提供任何可见的好处,却会占用宝贵的(precious)的内存资源,并且会在快速滑动图片时导致(incurs)附加的效率问题。

Google官网的Training中,有一篇文章专门介绍如何有效地加载大图,里面提到了两个比较重要的技术:

  • 在图片加载前获取其宽高和类型
  • 加载一个按比例缩小的版本到内存中

原文地址:Loading Large Bitmaps Efficiently,中文翻译地址:有效地加载大尺寸位图,强烈建议每一位Android开发者都去看一下,并在自己的实际项目中使用到。

更多关于Bitmap的使用和优化,可以参考Android官方Training专题的displaying-bitmaps

2 查询数据库没有关闭游标

程序中经常会进行查询数据库的操作,但是经常会有使用完毕Cursor后没有关闭的情况。如果我们的查询结果集比较小,对内存的消耗不容易被发现,只有在常时间大量操作的情况下才会复现内存问题,这样就会给以后的测试和问题排查带来困难和风险。
示例代码:

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Cursor cursor = getContentResolver().query(uri ...);
if (cursor.moveToNext()) {
... ...
}

修正示例代码:

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Cursor cursor = null;
try {
cursor = getContentResolver().query(uri ...);
if (cursor != null && cursor.moveToNext()) {
... ...
}
} finally {
if (cursor != null) {
try {
cursor.close();
} catch (Exception e) {
//ignore this
}
}
}

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3 构造Adapter时,没有使用缓存的convertView

以构造ListView的BaseAdapter为例,在BaseAdapter中提供了方法:

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public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent)

来向ListView提供每一个item所需要的view对象。初始时ListView会从BaseAdapter中根据当前的屏幕布局实例化一定数量的view对象,同时ListView会将这些view对象缓存起来。当向上滚动ListView时,原先位于最上面的list item的view对象会被回收,然后被用来构造新出现的最下面的list item。这个构造过程就是由getView()方法完成的,getView()的第二个形参 View convertView就是被缓存起来的list item的view对象(初始化时缓存中没有view对象则convertView是null)。
由此可以看出,如果我们不去使用convertView,而是每次都在getView()中重新实例化一个View对象的话,即浪费资源也浪费时间,也会使得内存占用越来越大。ListView回收list item的view对象的过程可以查看:android.widget.AbsListView.java –> void addScrapView(View scrap) 方法。

ListView的getView

示例代码:

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public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
View view = new Xxx(...);
... ...
return view;
}

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示例修正代码:

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public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
View view = null;
if (convertView != null) {
view = convertView;
populate(view, getItem(position));
...
} else {
view = new Xxx(...);
...
}
return view;
}

关于ListView的使用和优化,可以参考这两篇文章:

4 释放对象的引用

前面有说过,一个对象的内存没有被释放是因为他被其他的对象所引用,系统不回去释放这些有GC Root的对象。

示例A:
假设有如下操作

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public class DemoActivity extends Activity {
... ...
private Handler mHandler = ...
private Object obj;
public void operation() {
obj = initObj();
...
[Mark]
mHandler.post(new Runnable() {
public void run() {
useObj(obj);
}
});
}
}

我们有一个成员变量 obj,在operation()中我们希望能够将处理obj实例的操作post到某个线程的MessageQueue中。在以上的代码中,即便是mHandler所在的线程使用完了obj所引用的对象,但这个对象仍然不会被垃圾回收掉,因为DemoActivity.obj还保有这个对象的引用。所以如果在DemoActivity中不再使用这个对象了,可以在[Mark]的位置释放对象的引用,而代码可以修改为:

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public void operation() {
obj = initObj();
...
final Object o = obj;
obj = null;
mHandler.post(new Runnable() {
public void run() {
useObj(o);
}
}
}

示例B:
假设我们希望在锁屏界面(LockScreen)中,监听系统中的电话服务以获取一些信息(如信号强度等),则可以在LockScreen中定义一个PhoneStateListener的对象,同时将它注册到TelephonyManager服务中。对于LockScreen对象,当需要显示锁屏界面的时候就会创建一个LockScreen对象,而当锁屏界面消失的时候LockScreen对象就会被释放掉。

但是如果在释放LockScreen对象的时候忘记取消我们之前注册的PhoneStateListener对象,则会导致LockScreen无法被垃圾回收。如果不断的使锁屏界面显示和消失,则最终会由于大量的LockScreen对象没有办法被回收而引起OutOfMemory,使得system_ui进程挂掉。

总之当一个生命周期较短的对象A,被一个生命周期较长的对象B保有其引用的情况下,在A的生命周期结束时,要在B中清除掉对A的引用。

使用MAT可以很方便地查看对象之间的引用,

5 在Activity的生命周期中释放资源

Android应用程序中最典型的需要注意释放资源的情况是在Activity的生命周期中,在onPause()、onStop()、onDestroy()方法中需要适当的释放资源的情况。由于此情况很基础,在此不详细说明,具体可以查看官方文档对Activity生命周期的介绍,以明确何时应该释放哪些资源。

6 消除过渡绘制

过渡绘制指的是在屏幕一个像素上绘制多次(超过一次),比如一个TextView后有背景,那么显示文本的像素至少绘了两次,一次是背景,一次是文本。GPU过度绘制或多或少对性能有些影响,设备的内存带宽是有限的,当过度绘制导致应用需要更多的带宽(超过了可用带宽)的时候性能就会降低。带宽的限制每个设备都可能是不一样的。

过渡绘制的原因:

  1. 同一层级的View叠加
  2. 复杂的层级叠加

减少过渡绘制能去掉一些无用的View,能有效减少GPU的负载,也可以减轻一部分内存压力。关于过渡绘制我专门写了一篇文章来介绍:过渡绘制及其优化

7 使用Android系统自带的资源

在Android应用开发过程中,屏幕上控件的布局代码和程序的逻辑代码通常是分开的。界面的布局代码是放在一个独立的xml文件中的,这个文件里面是树型组织的,控制着页面的布局。通常,在这个页面中会用到很多控件,控件会用到很多的资源。Android系统本身有很多的资源,包括各种各样的字符串、图片、动画、样式和布局等等,这些都可以在应用程序中直接使用。这样做的好处很多,既可以减少内存的使用,又可以减少部分工作量,也可以缩减程序安装包的大小。

比如下面的代码就是使用系统的ListView:

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<ListView
android:id="@android:id/list"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="fill_parent"/>

8 使用内存相关工具检测

在开发中,不可能保证一次就开发出一个内存管理非常棒的应用,所以在开发的每一个阶段,都要有意识地去针对内存进行专门的检查。目前Android提供了许多布局、内存相关的工具,比如Lint、MAT等。学会这些工具的使用是一个Android开发者必不可少的技能。