Android Studio和MAT結合使用來分析內存問題

Android開發中時常會遇到內存洩漏的問題，而Android系統對單個App又有一定的內存限制，此值可以通過一下方式獲取：

ActivityManager am = (ActivityManager)getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
int memoryClass = am.getMemoryClass();

上述代碼中momeryClass的值可以當做每個App的內存限制。這個值根據不同的設備廠商都是不一樣的，比如我的模擬器的值是32M，如果在我的模擬器上運行的一個App，分配的內存空間超過32M，則會報OOM(內存溢出)！而內存洩漏也是一個導致內存溢出的隱患，因此必須掌握解決內存溢出的方法。

本章主要講解使用Android Studio查看是否有內存洩漏問題，然後使用MAT(Memory Analyzer Tool)來分析並解決內存洩漏問題。

Android Studio分析是否有內存洩漏

打開Android Studio中的Android Monitor中的Memory面板，可以看到有一個實時變化的堆內存曲線圖，如下圖所示


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

就是手動調用GC，我們在抓內存前，一定要手動點擊 Initiate GC按鈕手動觸發GC，這樣抓到的內存使用情況就是不包括Unreachable對象的（Unreachable指的是可以被垃圾回收器回收的對象，但是由於沒有GC發生，所以沒有釋放，這時抓的內存使用中的Unreachable就是這些對象）

獲取hprof文件（hprof文件是我們使用MAT工具分析內存時使用的文件），但這裡直接產生的文件MAT還不能直接使用，需用轉換成標准的hprof文件。可以使用AndroidStudio轉換或者用hprof-conv命令轉化，網上可以查到

開始分配追蹤，第一次點擊可以指定追蹤內存的開始位置，第二次點擊可以結束追蹤的位置。這樣我們截取了一段要分析的內存，等待幾秒鐘AndroidStudio會給我們打開一個Allocation視圖（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文件，使用MAT來分析）

寫一段代碼動態演示一下：

xml布局文件如下,定義一個Button，並設置onClick屬性

Activity代碼如下：聲明Button被點擊回調的click方法

public void click(View view) {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            ImageView imageView = new ImageView(this);
            list.add(imageView);
        }
}

通過上面代碼，可以預見，每次點擊Button時，都會動態生成10000個ImageView並添加到List中保存起來，Memory的效果圖如下：

可以看到，剛開始系統分配了2M左右的內存，當點擊一次Button之後，內存增加到8M，再次點擊內存增加到24M左右。
上述情況下，當我們按下返回退出Activity時，然後點擊Init GC按鈕執行垃圾回收操作，進程中的內存會重新回到2M，如下圖：

這種情況下，代碼是安全穩定的代碼，但是如果Activity中有內存洩漏會是何種情況呢，接下來我們先把之前的代碼修改一下，認為構造一個內存洩漏的場景，如下代碼所示：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private List 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!!!");
        }
    }

可以看到，在MainActivity中，添加了一個非靜態內存類MemoryLeak，然後聲明了一個靜態MemoryLeak引用。
運行上述代碼，然後再次執行點擊Button的操作，可以看到內存同樣會上升到8M左右，再次點擊上升到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 說明存在內存洩漏！！！ 但是為什麼會是8M呢？？

Android Studio生成內存字節文件

剛才在介紹Studio的Memory面板時，有提到一個工具欄Dump Java Heap，通過點擊此按鈕就可以導出一個hprof文件，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文件也就導出成功


導出完成後將自動打開這個文件，如下圖所示：

點擊Analyzer Tasks右邊的綠色運行箭頭，Android Studio會自動的根據此hprof文件分析有哪些類是有內存洩漏的，如下圖所示：

確實有一個MainActivity存在內存洩漏的情況，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，每次打開一個MainActivity時都會造成內存洩漏，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中被聲明是static靜態的，當第二個被打開的MainActivity並不會再重新初始化MemoryLeak對象了，因此static MemoryLeak對象在內存中只是持有了第一個MainActivity的對象的引用，因此當我們調用多次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的代碼修改一下

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 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!!!");
        }
    }
}

可以看到，我講造成內存洩漏的場景由內部類改成了內部線程類，並且在線程中無限循環打印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文件並打開，並執行Analyzer Tasks，可以看到如下圖片的信息：

上圖可以看出打開的每一個MainActivity都會造成內存洩漏。 擦嘞！！為什麼這會兒又是這種情況呢？？？這個問題就牽涉到Java中線程的問題了—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虛擬機對所有被激活狀態的線程都是持有強引用，導致GC永遠都無法回收掉這些線程對象，除非線程被手動停止並置為null或者用戶直接kill進程操作。看到這相信你應該也是心中有答案了吧 : 我在每一個MainActivity中都創建了一個線程，此線程會持有MainActivity的引用，即使退出Activity當前線程因為是直接被GC Root引用所以不會被回收掉，導致MainActivity也無法被GC回收。所以當使用線程時，一定要考慮在Activity退出時，及時將線程也停止並釋放掉

MAT內存分析工具

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

1 首先在eclipse官網下載MAT工具

https://www.eclipse.org/mat/

2 下載完MAT並安裝好之後，需要先生成hprof文件。

這兩我還是使用之前線程造成內存洩漏的案例來演示，

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


這兩個文件我們需要使用MAT去打開並對比分析，但是MAT不能直接打開這兩個文件，需要將它轉換成MAT能夠識別的文件，Captures欄中，右鍵點擊每一個hprof文件，然後選擇Export to standard .hprof並保存到電腦目錄中,如下圖：


4 使用MAT打開轉換後的hprof文件，顯示如下圖


可以看到有兩個dump的面板，其中每一個都顯示了一個內存的餅狀圖。其中用的最多的功能是左下角的Histogram, 點擊 Actions下的 Histogram項將得到 Histogram結果：

它按類名將所有的實例對象列出來，可以點擊表頭進行排序,在表的第一行可以輸入正則表達式來匹配結果 :

在Histogram中，可以右鍵某一想查看的對象，然後選中List Objects來查看此對象的所有實例，如下圖


選中之後，會跳出所有實例對象面板，在此面板中可以可以繼續某一特定實例在內存中的Path To GC Root(從GC開始的強引用)。在之前的案例操作中，我重復的進入MainActivity4次，並依次點擊Button運行線程，因此正常來說MainActivity應該有4個實例在內存當中，如下圖

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內存洩漏！點擊之後顯示下圖信息：

可以看到，MainActivity最終都是被一個叫做MainActivity1的對象引用，而MainActivity1就是在click方法中創建的匿名內部類Thread對象。 最終我們找到了內存洩漏的根本原因 : 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的內存洩漏，大功告成！！！

如何發現內存洩漏

上面分別介紹了使用Android studio和MAT分析內存的方法。Android studio自帶的內存分析工具直觀方便，但其功能卻不如MAT強大，特別是沒有有效的搜索、排序等功能。遇到一些棘手的問題，可能還是要借助MAT來分析內存。

上面的例子是我們人為制造了一個內存洩漏，然後有意用工具檢測他。但實際開發中，我們如何發現內存洩漏呢？我想可以首先使用studio自帶或DDMS中的heap分析工具，觀察在反復執行某個操作時（例如打開某個頁面、點擊某個按鈕、加載某個資源等等）時，內存在執行GC後能始終維持在穩定的值附近。如果內存呈線性增長的趨勢，那一定是發生了內存洩漏。此時，就要dump出內存鏡像，然後使用工具分析了。

在分析內存時，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（懷疑造成內存洩漏的操作）前後，分別dump出一份內存鏡像，然後使用MAT的Compare Basket對比兩個文件的內存情況，這樣可以幫助定位到是哪個對象發生了洩漏。然後再找到這個對象的GC Roots，這樣就可以進一步定位到具體的代碼了。