Android 性能优化

http://www.trinea.cn/android/android-performance-demo/

一、 Android的内存机制

    Android的程序由Java语言编写，所以Android的内存管理与Java的内存管理相似。程序员通过new为对象分配内存，所有 对象在java堆内分配空间；然而对象的释放是由垃圾回收器来完成的。C／C++中的内存机制是“谁污染，谁治理”，java的就比较人性化了，给我们请了一个专门的清洁工（GC）。

    那么GC怎么能够确认某一个对象是不是已经被废弃了呢？Java采用了有向图的原理。Java将引用关系考虑为图的有向边，有向边从引用者 指向引用对象。线程对象可以作为有向图的起始顶点，该图就是从起始顶点开始的一棵树，根顶点可以到达的对象都是有效对象，GC不会回收这些对象。如果某个 对象 (连通子图)与这个根顶点不可达(注意，该图为有向图)，那么我们认为这个(这些)对象不再被引用，可以被GC回收。

二、Android的内存溢出

    Android的内存溢出是如何发生的?

    Android的虚拟机是基于寄存器的Dalvik，它的最大堆大小一般是16M，有的机器为24M。因此我们所能利用的内存空间是有限的。如果我们的内存占用超过了一定的水平就会出现OutOfMemory的错误。

为什么会出现内存不够用的情况呢？我想原因主要有两个：

由于我们程序的失误，长期保持某些资源（如Context）的引用，造成内存泄露，资源造成得不到释放。

保存了多个耗用内存过大的对象（如Bitmap），造成内存超出限制。

三、万恶的static

    static是Java中的一个关键字，当用它来修饰成员变量时，那么该变量就属于该类，而不是该类的实例。所以用static修饰的变量，它的生命周期是很长的，如果用它来引用一些资源耗费过多的实例（Context的情况最多），这时就要谨慎对待了。

public class ClassName {       private static Context mContext;       //省略  }  

以上的代码是很危险的，如果将Activity赋值到么mContext的话。那么即使该Activity已经onDestroy，但是由于仍有对象保存它的引用，因此该Activity依然不会被释放。

    我们举Android文档中的一个例子。

    private static Drawable sBackground;                @Override       protected void onCreate(Bundle state) {         super.onCreate(state);                  TextView label = new TextView(this);         label.setText("Leaks are bad");                  if (sBackground == null) {           sBackground = getDrawable(R.drawable.large_bitmap);         }         label.setBackgroundDrawable(sBackground);                  setContentView(label);       }  

    sBackground, 是一个静态的变量，但是我们发现，我们并没有显式的保存 Contex的引用，但是，当Drawable与View连接之后，Drawable就将View设置为一个回调，由于View中是包含Context的 引用的，所以，实际上我们依然保存了Context的引用。这个引用链如下：

    Drawable->TextView->Context

    所以，最终该Context也没有得到释放，发生了内存泄露。

    如何才能有效的避免这种引用的发生呢？

    第一，应该尽量避免static成员变量引用资源耗费过多的实例，比如Context。

    第二、Context尽量使用Application Context，因为Application的Context的生命周期比较长，引用它不会出现内存泄露的问题。

    第三、使用WeakReference代替强引用。比如可以使用WeakReference<Context> mContextRef

四、都是线程惹的祸

    线程也是造成内存泄露的一个重要的源头。线程产生内存泄露的主要原因在于线程生命周期的不可控。我们来考虑下面一段代码。

    public class MyActivity extends Activity {          @Override          public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {              super.onCreate(savedInstanceState);              setContentView(R.layout.main);              new MyThread().start();          }                private class MyThread extends Thread{              @Override              public void run() {                  super.run();                  //do somthing              }          }      }  

    这段代码很平常也很简单，是我们经常使用的形式。我们思考一个问题：假设MyThread的run函数是一个很费时 的操作，当我们开启该线程后，将设备的横屏变为了竖屏，一般情况下当屏幕转换时会重新创建Activity，按照我们的想法，老的Activity应该会 被销毁才对，然而事实上并非如此。

    由于我们的线程是Activity的内部类，所以MyThread中保存了Activity的一个引用，当MyThread的run函数没有结束时，MyThread是不会被销毁的，因此它所引用的老的Activity也不会被销毁，因此就出现了内存泄露的问题。

    有些人喜欢用Android提供的AsyncTask，但事实上AsyncTask的问题更加严重，Thread只有在run函数不结束时才出现这种内 存泄露问题，然而AsyncTask内部的实现机制是运用了ThreadPoolExcutor,该类产生的Thread对象的生命周期是不确定的，是应 用程序无法控制的，因此如果AsyncTask作为Activity的内部类，就更容易出现内存泄露的问题。

    这种线程导致的内存泄露问题应该如何解决呢？

    第一、将线程的内部类，改为静态内部类。

    第二、在线程内部采用弱引用保存Context引用。

五、超级大胖子Bitmap

    可以说出现OutOfMemory问题的绝大多数人，都是因为Bitmap的问题。因为Bitmap占用的内存实在是太多了，它是一个“超级大胖子”，特别是分辨率大的图片，如果要显示多张那问题就更显著了。

    如何解决Bitmap带给我们的内存问题？

    第一、及时的销毁。

    虽然，系统能够确认Bitmap分配的内存最终会被销毁，但是由于它占用的内存过多，所以很可能会超过java堆的限制。因此，在用完 Bitmap时，要及时的recycle掉。recycle并不能确定立即就会将Bitmap释放掉，但是会给虚拟机一个暗示：“该图片可以释放了”。

    第二、设置一定的采样率。

    有时候，我们要显示的区域很小，没有必要将整个图片都加载出来，而只需要记载一个缩小过的图片，这时候可以设置一定的采样率，那么就可以大大减小占用的内存。如下面的代码：

private ImageView preview;  BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();  options.inSampleSize = 2;//图片宽高都为原来的二分之一，即图片为原来的四分之一  Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(cr.openInputStream(uri), null, options);  preview.setImageBitmap(bitmap);  

    第三、巧妙的运用软引用（SoftRefrence）

 

六、其它要说的：

 

    其实，要减小内存的使用，其实还有很多方法和要求。比如不要使用整张整张的图，尽量使用9path图片。Adapter要使用convertView等等，好多细节都可以节省内存。这些都需要我们去挖掘。

(一) 查询数据库没有关闭游标

描述：

    程序中经常会进行查询数据库的操作，但是经常会有使用完毕Cursor后没有关闭的情况。如果我们的查询结果集比较小，对内存的消耗不容易被发现，只有在常时间大量操作的情况下才会复现内存问题，这样就会给以后的测试和问题排查带来困难和风险。

 

示例代码：

Cursor cursor = getContentResolver().query(uri ...);

if (cursor.moveToNext()) {

    ... ... 

}

 

修正示例代码：

Cursor cursor = null;

try {

    cursor = getContentResolver().query(uri ...);

    if (cursor != null && cursor.moveToNext()) {

        ... ... 

    }

} finally {

    if (cursor != null) {

        try { 

            cursor.close();

        } catch (Exception e) {

            //ignore this

        }

    }

} 

 

(二) 构造Adapter时，没有使用缓存的 convertView

描述：

    以构造ListView的BaseAdapter为例，在BaseAdapter中提高了方法：

public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent)

来向ListView提供每一个item所需要的view对象。初始时ListView会从BaseAdapter中根据当前的屏幕布局实例化一定数量的view对象，同时ListView会将这些view对象缓存起来。当向上滚动ListView时，原先位于最上面的list item的view对象会被回收，然后被用来构造新出现的最下面的list item。这个构造过程就是由getView()方法完成的，getView()的第二个形参 View convertView就是被缓存起来的list item的view对象(初始化时缓存中没有view对象则convertView是null)。

    由此可以看出，如果我们不去使用convertView，而是每次都在getView()中重新实例化一个View对象的话，即浪费资源也浪费时间，也会使得内存占用越来越大。ListView回收list item的view对象的过程可以查看:

android.widget.AbsListView.java --> void addScrapView(View scrap) 方法。

 

示例代码：

public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {

    View view = new Xxx(...);

    ... ...

    return view;

}

 

修正示例代码：

public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {

    View view = null;

    if (convertView != null) {

        view = convertView;

        populate(view, getItem(position));

        ...

    } else {

        view = new Xxx(...);

        ...

    }

    return view;

} 

 

(三) Bitmap对象不在使用时调用recycle()释放内存

描述：

    有时我们会手工的操作Bitmap对象，如果一个Bitmap对象比较占内存，当它不在被使用的时候，可以调用Bitmap.recycle()方法回收此对象的像素所占用的内存，但这不是必须的，视情况而定。可以看一下代码中的注释：

    /**

     * Free up the memory associated with this bitmap's pixels, and mark the

     * bitmap as "dead", meaning it will throw an exception if getPixels() or

     * setPixels() is called, and will draw nothing. This operation cannot be

     * reversed, so it should only be called if you are sure there are no

     * further uses for the bitmap. This is an advanced call, and normally need

     * not be called, since the normal GC process will free up this memory when

     * there are no more references to this bitmap.

     */

(四) 释放对象的引用

描述：

    这种情况描述起来比较麻烦，举两个例子进行说明。

示例A：

假设有如下操作

public class DemoActivity extends Activity {

    ... ...

    private Handler mHandler = ...

    private Object obj;

    public void operation() {

     obj = initObj();

     ...

     [Mark]

     mHandler.post(new Runnable() {

            public void run() {

             useObj(obj);

            }

     });

    }

}

    我们有一个成员变量 obj，在operation()中我们希望能够将处理obj实例的操作post到某个线程的MessageQueue中。在以上的代码中，即便是mHandler所在的线程使用完了obj所引用的对象，但这个对象仍然不会被垃圾回收掉，因为DemoActivity.obj还保有这个对象的引用。所以如果在DemoActivity中不再使用这个对象了，可以在[Mark]的位置释放对象的引用，而代码可以修改为：

... ...

public void operation() {

    obj = initObj();

    ...

    final Object o = obj;

    obj = null;

    mHandler.post(new Runnable() {

        public void run() {

            useObj(o);

        }

    }

}

... ...

 

示例B:

    假设我们希望在锁屏界面(LockScreen)中，监听系统中的电话服务以获取一些信息(如信号强度等)，则可以在LockScreen中定义一个PhoneStateListener的对象，同时将它注册到TelephonyManager服务中。对于LockScreen对象，当需要显示锁屏界面的时候就会创建一个LockScreen对象，而当锁屏界面消失的时候LockScreen对象就会被释放掉。

    但是如果在释放LockScreen对象的时候忘记取消我们之前注册的PhoneStateListener对象，则会导致LockScreen无法被垃圾回收。如果不断的使锁屏界面显示和消失，则最终会由于大量的LockScreen对象没有办法被回收而引起OutOfMemory,使得system_process进程挂掉。

    总之当一个生命周期较短的对象A，被一个生命周期较长的对象B保有其引用的情况下，在A的生命周期结束时，要在B中清除掉对A的引用。

其他Activity返回ViewPager Activity较慢

定位：在onStart函数

解决：使用延迟策略，具体代码修改如下：

Java

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@Override

public void onStart() {

super.onStart();

appUpdateListAdapter.notifyDataSetChanged();

}

改为

优化后代码

Java

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publicvoidonStart(){

super.onStart();

// delay send message

handler.sendMessageDelayed(handler.obtainMessage(MessageConstants.WHAT_NOTIFY_DATA_CHANGED),100);

}

 

private static classMyHandlerextendsHandler{

 

@Override

publicvoidhandleMessage(Messagemsg){

super.handleMessage(msg);

 

switch(msg.what){

caseMessageConstants.WHAT_NOTIFY_DATA_CHANGED:

if(appUpdateListAdapter!=null){

appUpdateListAdapter.notifyDataSetChanged();

}

break;

}

}

// 退出时记得清空消息

}

 

4. 网络获取到展现速度较慢

定位：在HttpURLConnection.getInputStream()之后的处理

解决：使用BufferedReader替代BufferedInputStream获取时间从100ms降低到3ms，具体代码修改如下：

Java

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HttpURLConnection con = (HttpURLConnection)url.openConnection();

InputStream input = con.getInputStream();

while (input.read(buffer, 0, 1024) != -1) {

 

}

改为

Java

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6

HttpURLConnectioncon=(HttpURLConnection)url.openConnection();

BufferedReaderinput=newBufferedReader(newInputStreamReader(con.getInputStream()));

Strings;

while((s=input.readLine())!=null){

 

}

Handler的使用造成的内存泄漏问题应该说最为常见了，平时在处理网络任务或者封装一些请求回调等api都应该会借助Handler来处理，对于Handler的使用代码编写一不规范即有可能造成内存泄漏，如下示例：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
  private Handler mHandler = new Handler() {
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
      //... 
   }
  };
  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
    loadData();
  }
  private void loadData(){
    //...request 
   Message message = Message.obtain();
    mHandler.sendMessage(message);
  }
}

这种创建Handler的方式会造成内存泄漏，由于mHandler是Handler的非静态匿名内部类的实例，所以它持有外部类Activity的引用，我们知道消息队列是在一个Looper线程中不断轮询处理消息，那么当这个Activity退出时消息队列中还有未处理的消息或者正在处理消息，而消息队列中的Message持有mHandler实例的引用，mHandler又持有Activity的引用，所以导致该Activity的内存资源无法及时回收，引发内存泄漏，

创建一个静态Handler内部类，然后对Handler持有的对象使用弱引用，这样在回收时也可以回收Handler持有的对象，这样虽然避免了Activity泄漏，不过Looper线程的消息队列中还是可能会有待处理的消息，所以我们在Activity的Destroy时或者Stop时应该移除消息队列中的消息，更准确的做法如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {  private MyHandler mHandler = newMyHandler(this);
  private TextView mTextView ;
  private static class MyHandler extends Handler {
    private WeakReference<Context> reference;
    public MyHandler(Context context) {
      reference = new WeakReference<>(context); 
   }
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
      MainActivity activity = (MainActivity) reference.get();
      if(activity != null){
        activity.mTextView.setText(""); 
     }
    }
  }
  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
    mTextView = (TextView)findViewById(R.id.textview);
    loadData();
  }
  private void loadData() { 
   //...request 
   Message message = Message.obtain(); 
   mHandler.sendMessage(message);
  }
  @Override
  protected void onDestroy() {
    super.onDestroy();
    mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
  }
}

使用mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);是移除消息队列中所有消息和所有的Runnable。当然也可以使用mHandler.removeCallbacks();或mHandler.removeMessages();来移除指定的Runnable和Message。

线程造成的内存泄漏

对于线程造成的内存泄漏，也是平时比较常见的，如下这两个示例可能每个人都这样写过：

//——————test1
    new AsyncTask<Void, Void, Void>() {
      @Override
      protected Void doInBackground(Void... params) {
        SystemClock.sleep(10000);
        return null;
      }
    }.execute();
//——————test2
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        SystemClock.sleep(10000);
      }
    }).start();

上面的异步任务和Runnable都是一个匿名内部类，因此它们对当前Activity都有一个隐式引用。如果Activity在销毁之前，任务还未完成，那么将导致Activity的内存资源无法回收，造成内存泄漏。正确的做法还是使用静态内部类的方式，如下：

  static class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void, Void, Void> {
    private WeakReference<Context> weakReference;
    public MyAsyncTask(Context context) {
      weakReference = new WeakReference<>(context);
    }
    @Override
    protected Void doInBackground(Void... params) {
      SystemClock.sleep(10000);
      return null;
    }
    @Override
    protected void onPostExecute(Void aVoid) {
      super.onPostExecute(aVoid);
      MainActivity activity = (MainActivity) weakReference.get();
      if (activity != null) {
        //...
      }
    }
  }
  static class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
      SystemClock.sleep(10000);
    }
  }
//—————— 
new Thread(new MyRunnable()).start();
  new MyAsyncTask(this).execute();

这样就避免了Activity的内存资源泄漏，当然在Activity销毁时候也应该取消相应的任务AsyncTask::cancel()，避免任务在后台执行浪费资源。