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Android Studio和MAT結合使用來分析記憶體問題

阿新 • • 發佈：2018-12-18

Android開發中時常會遇到記憶體洩漏的問題，而Android系統對單個App又有一定的記憶體限制，此值可以通過一下方式獲取：

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<code>ActivityManager am = (ActivityManager)getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);

int memoryClass = am.getMemoryClass();

</code>

上述程式碼中momeryClass的值可以當做每個App的記憶體限制。這個值根據不同的裝置廠商都是不一樣的，比如我的模擬器的值是32M，如果在我的模擬器上執行的一個App，分配的記憶體空間超過32M，則會報OOM(記憶體溢位)！而記憶體洩漏也是一個導致記憶體溢位的隱患，因此必須掌握解決記憶體溢位的方法。

本章主要講解使用Android Studio檢視是否有記憶體洩漏問題，然後使用MAT(Memory Analyzer Tool)來分析並解決記憶體洩漏問題。

Android Studio分析是否有記憶體洩漏

開啟Android Studio中的Android Monitor中的Memory面板，可以看到有一個實時變化的堆記憶體曲線圖，如下圖所示這裡寫圖片描述

上圖中重點列出了3部分內容：<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="/uploadfile/Collfiles/20160811/20160811100327967.png" title="\" /> 終止檢測的開關，沒什麼實質性的作用

InitGC就是手動呼叫GC，我們在抓記憶體前，一定要手動點選 Initiate GC按鈕手動觸發GC，這樣抓到的記憶體使用情況就是不包括Unreachable物件的（Unreachable指的是可以被垃圾回收器回收的物件，但是由於沒有GC發生，所以沒有釋放，這時抓的記憶體使用中的Unreachable就是這些物件）

DumpHeap獲取hprof檔案（hprof檔案是我們使用MAT工具分析記憶體時使用的檔案），但這裡直接產生的檔案MAT還不能直接使用，需用轉換成標準的hprof檔案。可以使用AndroidStudio轉換或者用hprof-conv命令轉化，網上可以查到

AllocTrack開始分配追蹤，第一次點選可以指定追蹤記憶體的開始位置，第二次點選可以結束追蹤的位置。這樣我們截取了一段要分析的記憶體，等待幾秒鐘AndroidStudio會給我們開啟一個Allocation檢視（感覺和MAT工具差不多，不過MAT工具更加強大，我們也可以獲取hprof檔案，使用MAT來分析）

寫一段程式碼動態演示一下：

xml佈局檔案如下,定義一個Button，並設定onClick屬性

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<code><!--?xml version="1.0" encoding="utf-8"?-->

<linearlayout android:layout_height="match_parent" android:layout_width="match_parent" android:orientation="vertical" xmlns:android=><button android:layout_height="wrap_content" android:layout_width="wrap_content" android:onclick="click" android:text="測試Memory Monitor"></button></linearlayout></code>

Activity程式碼如下：宣告Button被點選回撥的click方法

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<code>public void click(View view) {

for (int i = 0; i < 10000; i++) {

ImageView imageView = new ImageView(this);

list.add(imageView);

}

}</code>

通過上面程式碼，可以預見，每次點選Button時，都會動態生成10000個ImageView並新增到List中儲存起來，Memory的效果圖如下：Memory2 可以看到，剛開始系統分配了2M左右的記憶體，當點選一次Button之後，記憶體增加到8M，再次點選記憶體增加到24M左右。 上述情況下，當我們按下返回退出Activity時，然後點選Init GC按鈕執行垃圾回收操作，程序中的記憶體會重新回到2M，如下圖：Memory3 這種情況下，程式碼是安全穩定的程式碼，但是如果Activity中有記憶體洩漏會是何種情況呢，接下來我們先把之前的程式碼修改一下，認為構造一個記憶體洩漏的場景，如下程式碼所示：

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<code>public class MainActivity extends AppCompatActivity {

private List<imageview> 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!!!");

}

}</imageview></code>

可以看到，在MainActivity中，添加了一個非靜態記憶體類MemoryLeak，然後聲明瞭一個靜態MemoryLeak引用。 執行上述程式碼，然後再次執行點選Button的操作，可以看到記憶體同樣會上升到8M左右，再次點選上升到16M左右，但是此時按下返回按鈕並執行垃圾回收操作之後，Allocated + Free的總空間並沒有重新回到2M左右，而是一直徘徊於8M左右 說明存在記憶體洩漏！！！ 但是為什麼會是8M呢？？

Android Studio生成記憶體位元組檔案

剛才在介紹Studio的Memory面板時，有提到一個工具欄Dump Java Heap，通過點選此按鈕就可以匯出一個hprof檔案，此過程會比較慢，需要耐心等待，當下圖中心的圓圈停止轉動之後hprof檔案也就匯出成功這裡寫圖片描述

匯出完成後將自動開啟這個檔案，如下圖所示：hprof 點選Analyzer Tasks右邊的綠色執行箭頭，Android Studio會自動的根據此hprof檔案分析有哪些類是有記憶體洩漏的，如下圖所示：mmm 確實有一個MainActivity存在記憶體洩漏的情況，但是跟我之前預想的有一點出入，本來以為向網上很多人說的那樣，每次開啟一個MainActivity時都會造成記憶體洩漏，但是現在事實就擺在眼前。仔細想了一下也恍然大悟了，MemoryLeak在第一個MainActivity中被宣告是static靜態的，當第二個被開啟的MainActivity並不會再重新初始化MemoryLeak物件了，因此static MemoryLeak物件在記憶體中只是持有了第一個MainActivity的物件的引用，因此當我們呼叫多次GC操作之後，實際上只有第一個MainActivity不會被GC回收掉！！

如果再將Activity的程式碼修改一下

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<code>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<imageview> 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!!!");

}

}

}

</imageview></code>

可以看到，我講造成記憶體洩漏的場景由內部類改成了內部執行緒類，並且線上程中無限迴圈列印log。

再次執行進入MainActivity–返回鍵–進入MainActivity–返回鍵的操作

然後再生成hprof檔案並開啟，並執行Analyzer Tasks，可以看到如下圖片的資訊：yyy 上圖可以看出開啟的每一個MainActivity都會造成記憶體洩漏。 擦嘞！！為什麼這會兒又是這種情況呢？？？這個問題就牽涉到Java中執行緒的問題了—Java中的Thread有一個特點就是她們都是直接被GC Root所引用，也就是說Dalvik虛擬機器對所有被啟用狀態的執行緒都是持有強引用，導致GC永遠都無法回收掉這些執行緒物件，除非執行緒被手動停止並置為null或者使用者直接kill程序操作。看到這相信你應該也是心中有答案了吧 : 我在每一個MainActivity中都建立了一個執行緒，此執行緒會持有MainActivity的引用，即使退出Activity當前執行緒因為是直接被GC Root引用所以不會被回收掉，導致MainActivity也無法被GC回收。所以當使用執行緒時，一定要考慮在Activity退出時，及時將執行緒也停止並釋放掉

MAT記憶體分析工具

正常來講，根據上面我講的使用Studio來分析簡單的記憶體洩漏已經足夠了，但是在Studio之前有一款更加強大的記憶體分析工具MAT，谷歌工程師稱它更加的Powerful！！。接下來就看一下如何使用MAT來分析記憶體問題

1 首先在eclipse官網下載MAT工具

2 下載完MAT並安裝好之後，需要先生成hprof檔案。

這兩我還是使用之前執行緒造成記憶體洩漏的案例來演示，

首先第一次開啟MainActivity時，點選dump heap生成一個hprof檔案 其次進行一系列的操作, 比如點選Button，按下返回鍵，再次進入MainActivity等等，這裡我重複了4遍如上操作，然後再點選dump heap生成hprof檔案

3 點選Studio的Captures欄，顯示剛才生成的hprof檔案，如下圖所示：

two_hprof 這兩個檔案我們需要使用MAT去開啟並對比分析，但是MAT不能直接開啟這兩個檔案，需要將它轉換成MAT能夠識別的檔案，Captures欄中，右鍵點選每一個hprof檔案，然後選擇Export to standard .hprof並儲存到電腦目錄中,如下圖：export_hprof

4 使用MAT開啟轉換後的hprof檔案，顯示如下圖

mat 可以看到有兩個dump的面板，其中每一個都顯示了一個記憶體的餅狀圖。其中用的最多的功能是左下角的Histogram, 點選 Actions下的 Histogram項將得到 Histogram結果：histogram 它按類名將所有的例項物件列出來，可以點選表頭進行排序,在表的第一行可以輸入正則表示式來匹配結果 :reg 在Histogram中，可以右鍵某一想檢視的物件，然後選中List Objects來檢視此物件的所有例項，如下圖histogram_cat

選中之後，會跳出所有例項物件面板，在此面板中可以可以繼續某一特定例項在記憶體中的Path To GC Root(從GC開始的強引用)。在之前的案例操作中，我重複的進入MainActivity4次，並依次點選Button執行執行緒，因此正常來說MainActivity應該有4個例項在記憶體當中，如下圖

exclude

exclude all phantom/weak/soft的意思是講所有的虛引用/軟引用/弱引用都排除掉，因為只有強引用才會造成記憶體洩漏！點選之後顯示下圖資訊：

path

可以看到，MainActivity最終都是被一個叫做MainActivity1的物件引用，而MainActivity1就是在click方法中建立的匿名內部類Thread物件。 最終我們找到了記憶體洩漏的根本原因 : 當Activity退出之後，Thread因為被GC Root直接引用，所以不會被GC回收掉，而Thread又持有Activity的引用導致Activity也無法被GC正常回收掉，造成了Activity的記憶體洩漏，大功告成！！！

如何發現記憶體洩漏

上面分別介紹了使用Android studio和MAT分析記憶體的方法。Android studio自帶的記憶體分析工具直觀方便，但其功能卻不如MAT強大，特別是沒有有效的搜尋、排序等功能。遇到一些棘手的問題，可能還是要藉助MAT來分析記憶體。

上面的例子是我們人為製造了一個記憶體洩漏，然後有意用工具檢測他。但實際開發中，我們如何發現記憶體洩漏呢？我想可以首先使用studio自帶或DDMS中的heap分析工具，觀察在反覆執行某個操作時（例如開啟某個頁面、點選某個按鈕、載入某個資源等等）時，記憶體在執行GC後能始終維持在穩定的值附近。如果記憶體呈線性增長的趨勢，那一定是發生了記憶體洩漏。此時，就要dump出記憶體映象，然後使用工具分析了。

在分析記憶體時，第一是可以使用工具自帶的洩漏檢查器幫助定位。另外，可以在執行操作（懷疑造成記憶體洩漏的操作）前後，分別dump出一份記憶體映象，然後使用MAT的Compare Basket對比兩個檔案的記憶體情況，這樣可以幫助定位到是哪個物件發生了洩漏。然後再找到這個物件的GC Roots，這樣就可以進一步定位到具體的程式碼了。

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