Android 內存管理 &Memory Leak & OOM 分析

1、Android 進程管理&內存

Android主要應用在嵌入式設備當中，而嵌入式設備由於一些眾所周知的條件限制，通常都不會有很高的配置，特別是內存是比較有限的。如果我們編寫的代 碼當中有太多的對內存使用不當的地方，難免會使得我們的設備運行緩慢，甚至是死機。為了能夠使得Android應用程序安全且快速的運行，Android 的每個應用程序都會使用一個專有的Dalvik虛擬機實例來運行，它是由Zygote服務進程演變過來的，也就是說每個應用程序都是在屬於自己的進程中運行的。一方面，如果程序在運行過程中出現了內存洩漏的問題，僅僅會使得自己的進程被殺掉，而不會影響其他進程(如果是system_process 等系統進程出問題的話，則會引起系統重啟)。另一方面Android為不同類型的進程分配了不同的內存使用上限，如果應用進程使用的內存超過了這個上限， 則會被系統視為內存洩漏，從而被殺掉。

同時，Android會為每個應用程序分配一個單獨的LINUX用戶。Android會盡量保留一個正在運行進程，只在內存資源出現不足時，Android會嘗試停止一些進程從而釋放足夠的資源給其他新的進程使用， 也能保證用戶正在訪問的當前進程有足夠的資源去及時地響應用戶的事件。Android會根據進程中運行的組件類別以及組件的狀態來判斷該進程的重要性，Android會首先停止那些不重要的進程。按照重要性從高到低一共有五個級別就是我們常說的：前台進程、可見進程、服務進程、後台進程、空進程。

2、單個應用可用的最大內存

Android設備出廠以後，java虛擬機對單個應用的最大內存分配就確定下來了，超出這個值就會OOM。這個屬性值是定義在/system/build.prop文件中的

dalvik.vm.heapstartsize=8m

它表示堆分配的初始大小，它會影響到整個系統對RAM的使用程度，和第一次使用應用時的流暢程度。

它值越小，系統ram消耗越慢，但一些較大應用一開始不夠用，需要調用gc和堆調整策略，導致應用反應較慢。它值越大，這個值越大系統ram消耗越快，但是應用更流暢。

dalvik.vm.heapgrowthlimit=64m // 單個應用可用最大內存

主要對應的是這個值,它表示單個進程內存被限定在64m,即程序運行過程中實際只能使用64m內存，超出就會報OOM。(僅僅針對dalvik堆，不包括native堆)

dalvik.vm.heapsize=384m//heapsize參數表示單個進程可用的最大內存，但如果存在heapgrowthlimit參數，則以heapgrowthlimit為准.

heapsize表示不受控情況下的極限堆，表示單個虛擬機或單個進程可用的最大內存。而android上的應用是帶有獨立虛擬機的，也就是每開一個應用就會打開一個獨立的虛擬機(這樣設計就會在單個程序崩潰的情況下不會導致整個系統的崩潰)。

注意：在設置了heapgrowthlimit的情況下，單個進程可用最大內存為heapgrowthlimit值。在android開發中，如果要使用大堆，需要在manifest中指定android:largeHeap為true，這樣dvm heap最大可達heapsize。

不同設備，這些個值可以不一樣。一般地，廠家針對設備的配置情況都會適當的修改/system/build.prop文件來調高這個值。隨著設備硬件性能的不斷提升，從最早的16M限制(G1手機)到後來的24m,32m，64m等，都遵循Android框架對每個應用的最小內存大小限制，參考http://source.android.com/compatibility/downloads.html 3.7節。

通過代碼查看每個進程可用的最大內存，即heapgrowthlimit值：

ActivityManager activityManager = (ActivityManager) context.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);

int memClass = activityManager.getMemoryClass();//64，以m為單位

3、為什麼會內存洩露(Memory Leak)?

android通過android虛擬機來管理內存，程序員只管申請內存創建對象，創建完不再需要關心怎麼釋放對象內存，一切由虛擬機幫你搞定，然而虛擬機回收對象是有條件的。這裡簡單敘述下java內存管理機制，java虛擬機維護著一張當前對象關系的object tree，當GC發生時，虛擬機會從GC Roots 開始去掃描當前的對象樹，發現通過任何reference chain(引用鏈)無法訪問某個對象的時候，該對象即被回收。名詞GC Roots正是分析這一過程的起點，例如JVM自己確保了對象的可到達性(那麼JVM就是GC Roots)，所以GC Roots就是這樣在內存中保持對象可到達性的，一旦不可到達，即被回收。通常GC Roots是一個在current thread(當前線程)的call stack(調用棧)上的對象(例如方法參數和局部變量)，或者是線程自身或者是system class loader(系統類加載器)加載的類以及native code(本地代碼)保留的活動對象。所以GC Roots是分析對象為何還存活於內存中的利器。知道了什麼樣的對象GC才會回收後，再來學習下對象引用都包含哪些吧。

Java中包含4種對象引用：

強引用： 通常我們編寫的代碼都是Strong Ref，eg ：Person person = new Person("sunny");不管系統資源有多緊張，強引用的對象都絕對不會被回收，即使他以後不再用到。

軟引用：只要有足夠的內存，就一直保持對象。一般可用來實現緩存，通過java.lang.r.efSoftReference類實現。內存非常緊張的時候會被回收，其他時候不會被回收，所以在使用之前需要判空，從而判斷當前時候已經被回收了。

弱引用：通過WeakReference類實現，eg : WeakReference p = new WeakReference(new Person("Rain"));不管內存是否足夠，系統垃圾回收時必定會回收。

虛引用：不能單獨使用，主要是用於追蹤對象被垃圾回收的狀態。通過PhantomReference類和引用隊列ReferenceQueue類聯合使用實現。

我們可能還需要了解shallow size、retained size概念，簡單來說，Shallow size就是對象本身占用內存的大小，不包含對其他對象的引用，也就是對象頭加成員變量(不是成員變量的值)的總和。在32位系統上，對象頭占用8字節，int占用4字節，不管成員變量(對象或數組)是否引用了其他對象(實例)或者賦值為null它始終占用4字節。故此，對於String對象實例來說，它有三個int成員(34=12字節)、一個char[]成員(14=4字節)以及一個對象頭(8字節)，總共34 +14+8=24字節。根據這一原則，對String a=”rosen jiang”來說，實例a的shallow size也是24字節。Retained size是該對象自己的shallow size，加上只能從該對象能直接或間接訪問到對象的shallow size之和。換句話說，retained size是該對象被GC之後所能回收到內存的總和。為了更好的理解retained size，我們來看個例子。

圖1

假設內存中對象之間的引用關系可以看成圖1的方式，從圖中可以看到 GC正是reference chain的起點。從obj1入手，上圖中藍色節點代表僅僅只有通過obj1才能直接或間接訪問的對象。因為可以通過GC Roots訪問，所以左圖的obj3不是藍色節點;而在右圖卻是藍色，因為它已經被包含在retained集合內。所以對於左圖，obj1的retained size是obj1、obj2、obj4的shallow size總和;右圖的retained size是obj1、obj2、obj3、obj4的shallow size總和。

相信了有以上的這些基礎概念，我們應該對java內存管理有了一個初步的了解。

為什麼會內存洩露呢，根本原因就是一個永遠不會被使用的對象，因為一些引用沒有斷開，沒有滿足GC條件，導致不會被回收，這就造成了內存洩露。比如在Activity中注冊了一個廣播接收器，但是在頁面關閉的時候進行unRegister，就會出現內存溢出的現象。如果我們的java運行很久,而這種內存洩露不斷的發生，最後就沒內存可用了，最終就是我們看到的OOM錯誤。雖然android的內存洩露做到了應用程序級別的洩露(android中的每個應用程序都是獨立運行在單獨進程中的，每個應用進程都由虛擬機指定了一個內存上限值，一旦內存占用值超過這個上限值，就會發生oom錯誤，進程被強制kill掉，kill掉的進程內存會被系統回收)，但是對於一名開發工程師，絕對不能放過任何的內存洩露。

4、為什麼會發生OOM(Out Of Memory)?

OOM：即OutOfMemoery，顧名思義就是指內存溢出了。之前我們知道Android的應用程序所能申請的最大內存都是有限的，OOM是指APP向系統申請內存的請求超過了應用所能有的最大閥值的內存，系統無法再分配多余的空間，就會造成OOM error。在Android平台下，除了之前所說的持續發生了內存洩漏(Memory Leak)，累積到一定程度導致OOM的情況以外，也有一次性申請很多內存，比如說一次創建大的數組或者是載入大的文件如圖片的時候。實際中很多情況就是出現在圖片不當處理加載的時候。