淺談Android應用的內存優化及Handler的內存洩漏問題

一、Android內存基礎
物理內存與進程內存
物理內存即移動設備上的RAM，當啟動一個Android程序時，會啟動一個Dalvik VM進程，系統會給它分配固定的內存空間（16M,32M不定），這塊內存空間會映射到RAM上某個區域。然後這個Android程序就會運行在這塊空間上。Java裡會將這塊空間分成Stack棧內存和Heap堆內存。stack裡存放對象的引用，heap裡存放實際對象數據。
在程序運行中會創建對象，如果未合理管理內存，比如不及時回收無效空間就會造成內存洩露，嚴重的話可能導致使用內存超過系統分配內存，即內存溢出OOM，導致程序卡頓甚至直接退出。

內存洩露（Memory Leak）
Java內存洩漏指的是進程中某些對象（垃圾對象）已經沒有使用價值了，但是它們卻可以直接或間接地引用到gc roots導致無法被GC回收。Dalvik VM具備的GC機制（垃圾回收機制）會在內存占用過多時自動回收，嚴重時會造成內存溢出OOM。

內存溢出OOM
當應用程序申請的java heap空間超過Dalvik VM HeapGrowthLimit時，溢出。
注意：OOM並不代表內存不足，只要申請的heap超過Dalvik VM HeapGrowthLimit時，即使內存充足也會溢出。效果是能讓較多進程常駐內存。

如果RAM不足時系統會做什麼？
Android的Memory Killer會殺死優先級較低的進程，讓高優先級進程獲取更多內存。

Android系統默認內存回收機制

進程優先級：Foreground進程、Visible進程、Service進程、Background進程、Empty進程;
如果用戶按Home鍵返回桌面，那麼該app成為Background進程；如果按Back返回，則成為Empty進程
ActivityManagerService直接管理所有進程的內存資源分配。所有進程要申請或釋放內存都需要通過ActivityManagerService對象。
垃圾回收不定期執行。當內存不夠時就會遍歷heap空間，把垃圾對象刪除。
堆內存越大，則GC的時間更長

二、優化
Bitmap優化
Bitmap非常消耗內存，而且在Android中，讀取bitmap時， 一般分配給虛擬機的圖片堆棧只有8M，所以經常造成OOM問題。所以有必要針對Bitmap的使用作出優化：

圖片顯示：加載合適尺寸的圖片，比如顯示縮略圖的地方不要加載大圖。
圖片回收：使用完bitmap，及時使用Bitmap.recycle()回收。
問題：Android不是自身具備垃圾回收機制嗎？此處為何要手動回收。
Bitmap對象不是new生成的，而是通過BitmapFactory生產的。而且通過源碼可發現是通過調用JNI生成Bitmap對象（nativeDecodeStream()等方法）。所以，加載bitmap到內存裡包括兩部分，Dalvik內存和Linux kernel內存。前者會被虛擬機自動回收。而後者必須通過recycle()方法，內部調用nativeRecycle()讓linux kernel回收。
捕獲OOM異常：程序中設定如果發生OOM的應急處理方式。
圖片緩存：內存緩存、硬盤緩存等
圖片壓縮：直接使用ImageView顯示Bitmap時會占很多資源，尤其當圖片較大時容易發生OOM。可以使用BitMapFactory.Options對圖片進行壓縮。
圖片像素：android默認顏色模式為ARGB_8888，顯示質量最高，占用內存最大。若要求不高時可采用RGB_565等模式。圖片大小：圖片長度*寬度*單位像素所占據字節數
ARGB_4444：每個像素占用2byte內存
ARGB_8888：每個像素占用4byte內存 （默認）
RGB_565：每個像素占用2byte內存
對象引用類型

強引用 strong：Object object=new Object()。當內存不足時，Java虛擬機寧願拋出OOM內存溢出異常，也不會輕易回收強引用對象來解決內存不足問題；
軟引用 soft：只有當內存達到某個阈值時才會去回收，常用於緩存；
弱引用 weak ：只要被GC線程掃描到了就進行回收；
虛引用
如果想要避免OOM發生，則使用軟引用對象，即當內存快不足時進行回收；如果想盡快回收某些占用內存較大的對象，例如bitmap，可以使用弱引用，能被快速回收。不過如果要對bitmap作緩存就不要使用弱引用，因為很快就會被GC回收，導致緩存失敗。
關於java對象引用類型，具體可參加本人另一篇文章
池 pool

對象池：如果某個對象在創建時，需要較大的資源開銷，那麼可以將其放入對象池，即將對象保存起來，下次需要時直接取出使用，而不用再次創建對象。當然，維護對象池也需要一定開銷，故要衡量。
線程池：與對象池差不多，將線程對象放在池中供反復使用，減少反復創建線程的開銷。

三、Handler內存洩漏分析及解決
1、介紹
首先，請浏覽下面這段handler代碼：

public class SampleActivity extends Activity {
 private final Handler mLeakyHandler = new Handler() {
  @Override
  public void handleMessage(Message msg) {
   // ... 
  }
 }
}

在使用handler時，這是一段很常見的代碼。但是，它卻會造成嚴重的內存洩漏問題。在實際編寫中，我們往往會得到如下警告：

  In Android, Handler classes should be static or leaks might occur.
那麼，handler是如何造成內存洩漏的呢？

2、分析
（1）、Android角度
當Android應用程序啟動時，framework會為該應用程序的主線程創建一個Looper對象。這個Looper對象包含一個簡單的消息隊列Message Queue，並且能夠循環的處理隊列中的消息。這些消息包括大多數應用程序framework事件，例如Activity生命周期方法調用、button點擊等，這些消息都會被添加到消息隊列中並被逐個處理。
另外，主線程的Looper對象會伴隨該應用程序的整個生命周期。

然後，當主線程裡，實例化一個Handler對象後，它就會自動與主線程Looper的消息隊列關聯起來。所有發送到消息隊列的消息Message都會擁有一個對Handler的引用，所以當Looper來處理消息時，會據此回調[Handler#handleMessage(Message)](http://developer.android.com/reference/android/os/Handler.html#handleMessage(android.os.Message)方法來處理消息。

（2）、Java角度
在java裡，非靜態內部類 和 匿名類 都會潛在的引用它們所屬的外部類。但是，靜態內部類卻不會。

（3）、洩漏來源
請浏覽下面一段代碼：

public class SampleActivity extends Activity {

 private final Handler mLeakyHandler = new Handler() {
  @Override
  public void handleMessage(Message msg) {
   // ...
  }
 }

 @Override
 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);

  // Post a message and delay its execution for 10 minutes.
  mLeakyHandler.postDelayed(new Runnable() {
   @Override
   public void run() { /* ... */ }
  }, 1000 * 60 * 10);

  // Go back to the previous Activity.
  finish();
 }
}

當activity結束(finish)時，裡面的延時消息在得到處理前，會一直保存在主線程的消息隊列裡持續10分鐘。而且，由上文可知，這條消息持有對handler的引用，而handler又持有對其外部類（在這裡，即SampleActivity）的潛在引用。這條引用關系會一直保持直到消息得到處理，從而，這阻止了SampleActivity被垃圾回收器回收，同時造成應用程序的洩漏。
注意，上面代碼中的Runnable類--非靜態匿名類--同樣持有對其外部類的引用。從而也導致洩漏。

3、洩漏解決方案
首先，上面已經明確了內存洩漏來源：

只要有未處理的消息，那麼消息會引用handler，非靜態的handler又會引用外部類，即Activity，導致Activity無法被回收，造成洩漏；
Runnable類屬於非靜態匿名類，同樣會引用外部類。
為了解決遇到的問題，我們要明確一點：靜態內部類不會持有對外部類的引用。所以，我們可以把handler類放在單獨的類文件中，或者使用靜態內部類便可以避免洩漏。
另外，如果想要在handler內部去調用所在的外部類Activity，那麼可以在handler內部使用弱引用的方式指向所在Activity，這樣統一不會導致內存洩漏。
對於匿名類Runnable，同樣可以將其設置為靜態類。因為靜態的匿名類不會持有對外部類的引用。

public class SampleActivity extends Activity {

 /**
  * Instances of static inner classes do not hold an implicit
  * reference to their outer class.
  */
 private static class MyHandler extends Handler {
  private final WeakReference<SampleActivity> mActivity;

  public MyHandler(SampleActivity activity) {
   mActivity = new WeakReference<SampleActivity>(activity);
  }

  @Override
  public void handleMessage(Message msg) {
   SampleActivity activity = mActivity.get();
   if (activity != null) {
    // ...
   }
  }
 }

 private final MyHandler mHandler = new MyHandler(this);

 /**
  * Instances of anonymous classes do not hold an implicit
  * reference to their outer class when they are "static".
  */
 private static final Runnable sRunnable = new Runnable() {
   @Override
   public void run() { /* ... */ }
 };

 @Override
 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);

  // Post a message and delay its execution for 10 minutes.
  mHandler.postDelayed(sRunnable, 1000 * 60 * 10);

  // Go back to the previous Activity.
  finish();
 }
}

4、小結
雖然靜態類與非靜態類之間的區別並不大，但是對於Android開發者而言卻是必須理解的。至少我們要清楚，如果一個內部類實例的生命周期比Activity更長，那麼我們千萬不要使用非靜態的內部類。最好的做法是，使用靜態內部類，然後在該類裡使用弱引用來指向所在的Activity。