Android性能優化之內存篇

Google近期在Udacity上發布了Android性能優化的在線課程，分別從渲染，運算與內存，電量幾個方面介紹了如何去優化性能，這些課程是Google之前在Youtube上發布的Android性能優化典范專題課程的細化與補充。

下面是內存篇章的學習筆記，部分內容與前面的性能優化典范有重合，歡迎大家一起學習交流！

1)Memory, GC, and Performance

眾所周知，與C/C++需要通過手動編碼來申請以及釋放內存有所不同，Java擁有GC的機制。Android系統裡面有一個Generational Heap Memory的模型，系統會根據內存中不同的內存數據類型分別執行不同的GC操作。例如，最近剛分配的對象會放在Young Generation區域，這個區域的對象通常都是會快速被創建並且很快被銷毀回收的，同時這個區域的GC操作速度也是比Old Generation區域的GC操作速度更快的。

除了速度差異之外，執行GC操作的時候，所有線程的任何操作都會需要暫停，等待GC操作完成之後，其他操作才能夠繼續運行。

通常來說，單個的GC並不會占用太多時間，但是大量不停的GC操作則會顯著占用幀間隔時間(16ms)。如果在幀間隔時間裡面做了過多的GC操作，那麼自然其他類似計算，渲染等操作的可用時間就變得少了。

2)Memory Monitor Walkthrough

Android Studio中的Memory Monitor可以很好的幫助我們查看程序的內存使用情況。

3)Memory Leaks

內存洩漏表示的是不再用到的對象因為被錯誤引用而無法進行回收。

發生內存洩漏會導致Memory Generation中的剩余可用Heap Size越來越小，這樣會導致頻繁觸發GC，更進一步引起性能問題。

舉例內存洩漏，下面init()方法來自某個自定義View：

private void init() {
ListenerCollector collector = new ListenerCollector();
collector.setListener(this, mListener);
}

上面的例子容易存在內存洩漏，如果activity因為設備翻轉而重新創建，自定義的View會自動重新把新創建出來的mListener給綁定到ListenerCollector中，但是當activity被銷毀的時候，mListener卻無法被回收了。

4)Heap Viewer Walkthrough

下圖演示了Android Tools裡面的Heap Viewer的功能，我們可以看到當前進程中的Heap Size的情況，分別有哪些類型的數據，占比是多少。

5)Understanding Memory Churn

Memory Churn內存抖動，內存抖動是因為在短時間內大量的對象被創建又馬上被釋放。瞬間產生大量的對象會嚴重占用Young Generation的內存區域，當達到閥值，剩余空間不夠的時候，會觸發GC從而導致剛產生的對象又很快被回收。即使每次分配的對象占用了很少的內存，但是他們疊加在一起會增加Heap的壓力，從而觸發更多其他類型的GC。這個操作有可能會影響到幀率，並使得用戶感知到性能問題。

解決上面的問題有簡潔直觀方法，如果你在Memory Monitor裡面查看到短時間發生了多次內存的漲跌，這意味著很有可能發生了內存抖動。

同時我們還可以通過Allocation Tracker來查看在短時間內，同一個棧中不斷進出的相同對象。這是內存抖動的典型信號之一。

當你大致定位問題之後，接下去的問題修復也就顯得相對直接簡單了。例如，你需要避免在for循環裡面分配對象占用內存，需要嘗試把對象的創建移到循環體之外，自定義View中的onDraw方法也需要引起注意，每次屏幕發生繪制以及動畫執行過程中，onDraw方法都會被調用到，避免在onDraw方法裡面執行復雜的操作，避免創建對象。對於那些無法避免需要創建對象的情況，我們可以考慮對象池模型，通過對象池來解決頻繁創建與銷毀的問題，但是這裡需要注意結束使用之後，需要手動釋放對象池中的對象。

6)Allocation Tracker

關於Allocation Tracker工具的使用，不展開了，參考下面的鏈接：

http://developer.android.com/tools/debugging/ddms.html#alloc

http://android-developers.blogspot.com/2009/02/track-memory-allocations.html

7)Improve Your Code To Reduce Churn

下面演示一個例子，如何通過修改代碼來避免內存抖動。優化之前的內存檢測圖：

定位代碼之後，修復了String拼接的問題：

優化之後的內存監測圖：

8)Recap

上面提到了三種測量內存的工具，下面再簡要概括一下他們各自的特點：

Memory Monitor：跟蹤整個app的內存變化情況。

Heap Viewer：查看當前內存快照，便於對比分析哪些對象有可能發生了洩漏。

Allocation Tracker：追蹤內存對象的來源。