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ANDROID内存优化(大汇总——全)

IP云
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06/24
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写在最前：

本文的思路主要借鉴了2014年AnDevCon开发者大会的一个演讲PPT，加上把网上搜集的各种内存零散知识点进行汇总、挑选、简化后整理而成。

所以我将本文定义为一个工具类的文章，如果你在Android开发中遇到关于内存问题，或者马上要参加面试，或者就是单纯的学习或复习一下内存相关知识，都欢迎阅读。（本文最后我会尽量列出所参考的文章）。

OOM：

内存泄露可以引发很多的问题：

1.程序卡顿，响应速度慢（内存占用高时JVM虚拟机会频繁触发GC）

2.莫名消失（当你的程序所占内存越大，它在后台的时候就越可能被干掉。反之内存占用越小，在后台存在的时间就越长）

3.直接崩溃（OutOfMemoryError）

ANDROID内存面临的问题：

1.有限的堆内存，原始只有16M

2.内存大小消耗等根据设备，操作系统等级，屏幕尺寸的不同而不同

3.程序不能直接控制

4.支持后台多任务处理（multitasking）

5.运行在虚拟机之上

5R：

本文主要通过如下的5R方法来对ANDROID内存进行优化：

1.Reckon（计算）

首先需要知道你的app所消耗内存的情况，知己知彼才能百战不殆

2.Reduce（减少）

消耗更少的资源

3.Reuse（重用）

当第一次使用完以后，尽量给其他的使用

5.Recycle（回收）

回收资源

4.Review（检查）

回顾检查你的程序，看看设计或代码有什么不合理的地方。


内存简介，Reckon（计算）：

关于内存简介，和Reckon的内容请看：ANDROID内存优化(大汇总——上)



Reduce（减少） ，Reuse（重用）：

关于Reduce，和Reuse的内容请看：ANDROID内存优化(大汇总——中)



Recycle（回收）:


Recycle（回收），回收可以说是在内存使用中最重要的部分。因为内存空间有限，无论你如何优化，如何节省内存总有用完的时候。而回收的意义就在于去清理和释放那些已经闲置，废弃不再使用的内存资源和内存空间。

因为在Java中有垃圾回收（GC）机制，所以我们平时都不会太关注它，下面就来简单的介绍一下回收机制：


垃圾回收（GC）：


Java垃圾回收器：

在C，C++或其他程序设计语言中，资源或内存都必须由程序员自行声明产生和回收，否则其中的资源将消耗，造成资源的浪费甚至崩溃。但手工回收内存往往是一项复杂而艰巨的工作。

于是，Java技术提供了一个系统级的线程，即垃圾收集器线程（Garbage Collection Thread），来跟踪每一块分配出去的内存空间，当Java 虚拟机（JavaVirtual Machine）处于空闲循环时，垃圾收集器线程会自动检查每一快分配出去的内存空间，然后自动回收每一快可以回收的无用的内存块。

作用：

1.清除不用的对象来释放内存：

采用一种动态存储管理技术，它自动地释放不再被程序引用的对象，按照特定的垃圾收集算法来实现资源自动回收的功能。当一个对象不再被引用的时候，内存回收它占领的空间，以便空间被后来的新对象使用。

2.消除堆内存空间的碎片：

由于创建对象和垃圾收集器释放丢弃对象所占的内存空间，内存会出现碎片。碎片是分配给对象的内存块之间的空闲内存洞。碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端，JVM将整理出的内存分配给新的对象。

垃圾回收器优点：

1.减轻编程的负担，提高效率：

使程序员从手工回收内存空间的繁重工作中解脱了出来，因为在没有垃圾收集机制的时候，可能要花许多时间来解决一个难懂的存储器问题。在用Java语言编程的时候，靠垃圾收集机制可大大缩短时间。

2.它保护程序的完整性：

因此垃圾收集是Java语言安全性策略的一个重要部份。

垃圾回收器缺点：

1.占用资源时间：

Java虚拟机必须追踪运行程序中有用的对象,
而且最终释放没用的对象。这一个过程需要花费处理器的时间。

2.不可预知:

垃圾收集器线程虽然是作为低优先级的线程运行，但在系统可用内存量过低的时候，它可能会突发地执行来挽救内存资源。当然其执行与否也是不可预知的。

3.不确定性：

不能保证一个无用的对象一定会被垃圾收集器收集，也不能保证垃圾收集器在一段Java语言代码中一定会执行。

同样也没有办法预知在一组均符合垃圾收集器收集标准的对象中，哪一个会被首先收集。

4.不可操作

垃圾收集器不可以被强制执行，但程序员可以通过调用System. gc方法来建议执行垃圾收集器。

垃圾回收算法：
 

1.引用计数（Reference Counting） 
比较古老的回收算法。原理是此对象有一个引用，即增加一个计数，删除一个引用则减少一个计数。垃圾回收时，只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法处理循环引用的问题。

2.标记-清除（Mark-Sweep） 
此算法执行分两阶段。第一阶段从引用根节点开始标记所有被引用的对象，第二阶段遍历整个堆，把未标记的对象清除。此算法需要暂停整个应用，同时，会产生内存碎片。
3.复制（Copying） 
此算法把内存空间划为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。垃圾回收时，遍历当前使用区域，把正在使用中的对象复制到另外一个区域中。次算法每次只处理正在使用中的对象，因此复制成本比较小，同时复制过去以后还能进行相应的内存整理，不过出现“碎片”问题。当然，此算法的缺点也是很明显的，就是需要两倍内存空间。
4.标记-整理（Mark-Compact） 
此算法结合了

“标记-清除”和“复制”两个算法的优点。也是分两阶段，第一阶段从根节点开始标记所有被引用对象，第二阶段遍历整个堆，把清除未标记对象并且把存活对象
“压缩”到堆的其中一块，按顺序排放。此算法避免了“标记-清除”的碎片问题，同时也避免了“复制”算法的空间问题。

5.增量收集（Incremental
Collecting） 
实施垃圾回收算法，即：在应用进行的同时进行垃圾回收。不知道什么原因JDK5.0中的收集器没有使用这种算法的。 

6.分代（Generational
Collecting） 
基于对对象生命周期分析后得出的垃圾回收算法。把对象分为年青代、年老代、持久代，对不同生命周期的对象使用不同的算法（上述方式中的一个）进行回收。现在的垃圾回收器（从J2SE1.2开始）都是使用此算法的。

finalize（）:

每一个对象都有一个finalize方法，这个方法是从Object类继承来的。

当垃圾回收确定不存在对该对象的更多引用时，由对象的垃圾回收器调用此方法。

Java 技术允许使用finalize方法在垃圾收集器将对象从内存中清除出去之前做必要的清理工作。一旦垃圾回收器准备好释放对象占用的空间，将首先调用其finalize()方法，并且在下一次垃圾回收动作发生时，才会真正回收对象占用的内存。
简单的说finalize方法是在垃圾收集器删除对象之前对这个对象调用的

System.gc（）：

我们可以调用System.gc方法，建议虚拟机进行垃圾回收工作（注意，是建议，但虚拟机会不会这样干，我们也无法预知！）

下面来看一个例子来了解finalize（）和System.gc（）的使用：

  1. public class TestGC {
  2. public TestGC() {}
  3. //当垃圾回收器确定不存在对该对象的更多引用时，由对象的垃圾回收器调用此方法。
  4. protected void finalize() {
  5. System.out.println("我已经被垃圾回收器回收了...");
  6. }
  7. public static void main(String [] args) {
  8. TestGC gc = new TestGC();
  9. gc = null;
  10. // 建议虚拟机进行垃圾回收工作
  11. System.gc();
  12. }
  13. }

如上面的例子所示，大家可以猜猜重写的finalize方法会不会执行？

答案是：不一定！

因为无论是设置gc的引用为null还是调用System.gc()方法都只是"建议"垃圾回收器进行垃圾回收，但是最终所有权还在垃圾回收器手中，它会不会进行回收我们无法预知！

垃圾回收面试题：
最后通过网上找到的3道面试题来结束垃圾回收的内容。

面试题一：

  1. 1．fobj = new Object ( ) ;
  2. 2．fobj. Method ( ) ;
  3. 3．fobj = new Object ( ) ;
  4. 4．fobj. Method ( ) ;

问：这段代码中，第几行的fobj 符合垃圾收集器的收集标准？ 
答：第3行。因为第3行的fobj被赋了新值，产生了一个新的对象，即换了一块新的内存空间，也相当于为第1行中的fobj赋了null值。这种类型的题是最简单的。

面试题二： 

  1. 1．Object sobj = new Object ( ) ;
  2. 2．Object sobj = null ;
  3. 3．Object sobj = new Object ( ) ;
  4. 4．sobj = new Object ( ) ;

问：这段代码中，第几行的内存空间符合垃圾收集器的收集标准？ 
答：第2行和第4行。因为第2行为sobj赋值为null，所以在此第1行的sobj符合垃圾收集器的收集标准。而第4行相当于为sobj赋值为null，所以在此第3行的sobj也符合垃圾收集器的收集标准。

如果有一个对象的句柄a，且你把a作为某个构造器的参数，即 new Constructor ( a )的时候，即使你给a赋值为null，a也不符合垃圾收集器的收集标准。直到由上面构造器构造的新对象被赋空值时，a才可以被垃圾收集器收集。

面试题三： 

  1. 1．Object aobj = new Object ( ) ;
  2. 2．Object bobj = new Object ( ) ;
  3. 3．Object cobj = new Object ( ) ;
  4. 4．aobj = bobj;
  5. 5．aobj = cobj;
  6. 6．cobj = null;
  7. 7．aobj = null;

问：这段代码中，第几行的内存空间符合垃圾收集器的收集标准？ 
答：第4，7行。注意这类题型是认证考试中可能遇到的最难题型了。 
行1-3：分别创建了Object类的三个对象：aobj，bobj，cobj
行4：此时对象aobj的句柄指向bobj，原来aojb指向的对象已经没有任何引用或变量指向，这时，就符合回收标准。
行5：此时对象aobj的句柄指向cobj，所以该行的执行不能使aobj符合垃圾收集器的收集标准。 
行6：此时仍没有任何一个对象符合垃圾收集器的收集标准。 
行7：对象cobj符合了垃圾收集器的收集标准，因为cobj的句柄指向单一的地址空间。在第6行的时候，cobj已经被赋值为null，但由cobj同时还指向了aobj（第5行），所以此时cobj并不符合垃圾收集器的收集标准。而在第7行，aobj所指向的地址空间也被赋予了空值null，这就说明了，由cobj所指向的地址空间已经被完全地赋予了空值。所以此时cobj最终符合了垃圾收集器的收集标准。
但对于aobj和bobj，仍然无法判断其是否符合收集标准。

总之，在Java语言中，判断一块内存空间是否符合垃圾收集器收集的标准只有两个： 
1．给对象赋予了空值null，以下再没有调用过。 
2．给对象赋予了新值，既重新分配了内存空间。

最后再次提醒一下，一块内存空间符合了垃圾收集器的收集标准，并不意味着这块内存空间就一定会被垃圾收集器收集。

资源的回收：

刚才讲了一堆理论的东西，下面来点实际能用上的，资源的回收：

Thread（线程）回收：

线程中涉及的任何东西GC都不能回收（Anything reachable by a thread cannot be GC'd ），所以线程很容易造成内存泄露。

如下面代码所示：

  1. Thread t = new Thread() {
  2. public void run() {
  3. while (true) {
  4. try {
  5. Thread.sleep(1000);
  6. System.out.println("thread is running...");
  7. } catch (InterruptedException e) {
  8. }
  9. }
  10. }
  11. };
  12. t.start();
  13. t = null;
  14. System.gc();

如上在线程t中每间隔一秒输出一段话，然后将线程设置为null并且调用System.gc方法。

最后的结果是线程并不会被回收，它会一直的运行下去。

因为运行中的线程是称之为垃圾回收根（GC Roots）对象的一种，不会被垃圾回收。当垃圾回收器判断一个对象是否可达，总是使用垃圾回收根对象作为参考点。

Cursor（游标）回收：

Cursor是Android查询数据后得到的一个管理数据集合的类，在使用结束以后。应该保证Cursor占用的内存被及时的释放掉，而不是等待GC来处理。并且Android明显是倾向于编程者手动的将Cursor close掉，因为在源代码中我们发现，如果等到垃圾回收器来回收时，会给用户以错误提示。

所以我们使用Cursor的方式一般如下：

  1. Cursor cursor = null;
  2. try {
  3. cursor = mContext.getContentResolver().query(uri,null, null,null,null);
  4. if(cursor != null) {
  5. cursor.moveToFirst();
  6. //do something
  7. }
  8. } catch (Exception e) {
  9. e.printStackTrace();
  10. } finally {
  11. if (cursor != null) {
  12. cursor.close();
  13. }
  14. }

有一种情况下，我们不能直接将Cursor关闭掉，这就是在CursorAdapter中应用的情况，但是注意，CursorAdapter在Acivity结束时并没有自动的将Cursor关闭掉，因此，你需要在onDestroy函数中，手动关闭。

  1. @Override
  2. protected void onDestroy() {
  3. if (mAdapter != null && mAdapter.getCurosr() != null) {
  4. mAdapter.getCursor().close();
  5. }
  6. super.onDestroy();
  7. }

Receiver（接收器）回收

调用registerReceiver()后未调用unregisterReceiver(). 
当我们Activity中使用了registerReceiver()方法注册了BroadcastReceiver，一定要在Activity的生命周期内调用unregisterReceiver()方法取消注册 
也就是说registerReceiver()和unregisterReceiver()方法一定要成对出现，通常我们可以重写Activity的onDestory()方法： 
  1. @Override
  2. protected void onDestroy() {
  3. this.unregisterReceiver(receiver);
  4. super.onDestroy();
  5. }

Stream/File（流/文件）回收：

主要针对各种流，文件资源等等如：

InputStream/OutputStream，SQLiteOpenHelper，SQLiteDatabase，Cursor，文件，I/O，Bitmap图片等操作等都应该记得显示关闭。
和之前介绍的Cursor道理类似，就不多说了。

Review:

Review（回顾，检查），大家都知道Code Review的重要性。而这里我说的Review和Code Review差不多，主要目的就是检查代码中存在的不合理和可以改进的地方，当然这个Review需要大家自己来做啦。

Code Review（代码检查）：

Code Review主要检查代码中存在的一些不合理或可以改进优化的地方，大家可以参考之前写的Reduce，Reuse和Recycle都是侧重讲解这方面的。

UI Review（视图检查）：

Android对于视图中控件的布局渲染等会消耗很多的资源和内存，所以这部分也是我们需要注意的。

减少视图层级：

减少视图层级可以有效的减少内存消耗，因为视图是一个树形结构，每次刷新和渲染都会遍历一次。
hierarchyviewer：
想要减少视图层级首先就需要知道视图层级，所以下面介绍一个SDK中自带的一个非常好用的工具hierarchyviewer。
你可以在下面的地址找到它：your sdk path\sdk\tools

如上图大家可以看到，hierarchyviewer可以非常清楚的看到当前视图的层级结构，并且可以查看视图的执行效率（视图上的小圆点，绿色表示流畅，黄色和红色次之），所以我们可以很方便的查看哪些view可能会影响我们的性能从而去进一步优化它。

hierarchyviewer还提供另外一种列表式的查看方式，可以查看详细的屏幕画面，具体到像素级别的问题都可以通过它发现。

ViewStub标签

此标签可以使UI在特殊情况下，直观效果类似于设置View的不可见性，但是其更大的意义在于被这个标签所包裹的Views在默认状态下不会占用任何内存空间。


include标签

可以通过这个标签直接加载外部的xml到当前结构中，是复用UI资源的常用标签。


merge标签

它在优化UI结构时起到很重要的作用。目的是通过删减多余或者额外的层级，从而优化整个Android Layout的结构。

（注意：灵活运用以上3个标签可以有效减少视图层级，具体使用大家可以上网搜搜）

布局用Java代码比写在XML中快

一般情况下对于Android程序布局往往使用XML文件来编写，这样可以提高开发效率，但是考虑到代码的安全性以及执行效率，可以通过Java代码执行创建，虽然Android编译过的XML是二进制的，但是加载XML解析器的效率对于资源占用还是比较大的，Java处理效率比XML快得多，但是对于一个复杂界面的编写，可能需要一些套嵌考虑，如果你思维灵活的话，使用Java代码来布局你的Android应用程序是一个更好的方法。

重用系统资源：

1. 利用系统定义的id

比如我们有一个定义ListView的xml文件，一般的，我们会写类似下面的代码片段。

  1. <ListView
  2. android:id="@+id/mylist"
  3. android:layout_width="fill_parent"
  4. android:layout_height="fill_parent"/>

这里我们定义了一个ListView，定义它的id是"@+id/mylist"。实际上，如果没有特别的需求，就可以利用系统定义的id，类似下面的样子。

  1. <ListView
  2. android:id="@android:id/list"
  3. android:layout_width="fill_parent"
  4. android:layout_height="fill_parent"/>

在xml文件中引用系统的id，只需要加上“@android:”前缀即可。如果是在Java代码中使用系统资源，和使用自己的资源基本上是一样的。不同的是，需要使用android.R类来使用系统的资源，而不是使用应用程序指定的R类。这里如果要获取ListView可以使用android.R.id.list来获取。

2. 利用系统的图片资源

这样做的好处，一个是美工不需要重复的做一份已有的图片了，可以节约不少工时；另一个是能保证我们的应用程序的风格与系统一致。

3. 利用系统的字符串资源

如果使用系统的字符串，默认就已经支持多语言环境了。如上述代码，直接使用了@android:string/yes和@android:string/no，在简体中文环境下会显示“确定”和“取消”，在英文环境下会显示“OK”和“Cancel”。

4. 利用系统的Style

假设布局文件中有一个TextView，用来显示窗口的标题，使用中等大小字体。可以使用下面的代码片段来定义TextView的Style。

  1. <TextView
  2. android:id="@+id/title"
  3. android:layout_width="wrap_content"
  4. android:layout_height="wrap_content"
  5. android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceMedium" />

其中android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceMedium"就是使用系统的style。需要注意的是，使用系统的style，需要在想要使用的资源前面加“?android:”作为前缀，而不是“@android:”。

5. 利用系统的颜色定义

除了上述的各种系统资源以外，还可以使用系统定义好的颜色。在项目中最常用的，就是透明色的使用。

  1. android:background ="@android:color/transparent"

除了上面介绍的以外还有很多其他Android系统本身自带的资源，它们在应用中都可以直接使用。具体的，可以进入android-sdk的相应文件夹中去查看。例如：可以进入$android-sdk$\platforms\android-8\data\res，里面的系统资源就一览无余了。

开发者需要花一些时间去熟悉这些资源，特别是图片资源和各种Style资源，这样在开发过程中，能重用的尽量重用，而且有时候使用系统提供的效果可能会更好。

其他小tips：

1. 分辨率适配-ldpi,-mdpi,
-hdpi配置不同精度资源，系统会根据设备自适应，包括drawable, layout,style等不同资源。

2.尽量使用dp(density independent pixel)开发，不用px(pixel)。

3.多用wrap_content, match_parent

4.永远不要使用AbsoluteLayout

5.使用9patch（通过~/tools/draw9patch.bat启动应用程序），png格式

6.将Acitivity中的Window的背景图设置为空。getWindow().setBackgroundDrawable(null);android的默认背景是不是为空。

7.View中设置缓存属性.setDrawingCache为true。


Desgin Review（设计检查）：

Desgin Review主要侧重检查一下程序的设计是否合理，包括框架的设计，界面的设计，逻辑的设计(其实这些东西开发之前就应该想好了)。

框架设计：

是否定义了自己的Activity和fragment等常用控件的基类去避免进行重复的工作

是否有完善的异常处理机制，即使真的出现OOM也不会直接崩溃导致直接退出程序

界面设计：

1.在视图中加载你所需要的，而不是你所拥有。因为用户不可能同时看到所有东西。最典型的例子就是ListView中的滑动加载。

2.如果数据特别大，此时应该暗示用户去点击加载，而不是直接加载。

3.合理运用分屏，转屏等，它是个双刃剑，因为它即可以使程序更加美观功能更加完善，但也相应增加了资源开销。


逻辑设计：

避免子类直接去控制父类中内容，可以使用监听等方式去解决

关于这三点由于我工作经验比较少，加上一时半会也想不出来多少，如果大家有建议希望可以留言，之后我给加进去。

写在最后：

到此ANDROID内存优化上、中、下三篇全部写完了。

内存简介，Recoken（计算）请看：ANDROID内存优化(大汇总——上)

Reduce（减少），Reuse（重用） 请看：ANDROID内存优化(大汇总——中)

Recycle（回收）, Review（检查） 请看：ANDROID内存优化(大汇总——全)

最初写这篇文章的原因是因为我拿到一个国外大牛演讲的PPT，我看过之后感觉写的非常好，于是想按照ppt的思路将其总结一下。结果到写的时候发现困难重重，因为内存本来就是很理论的东西，很多都是靠经验的。而我的经验几乎可以忽略，写的东西完全是网上各路文章的大汇总（所以大家千万不要叫我大神，我只是大神的搬运工。。。）

虽然如此我觉得我总结和搜集的还算比较全面的，当然也有很多遗落也可能有很多错误，这个就希望大家一起帮着完善一下。

最后我把这个PPT的原件附上，里面很多高级的东西我没看懂（比如那个5R中其实是没有Review的，原文是Reorder，由于这部分我看不懂而且找不到很好的资料只能自己换了一个Review），各路大神有兴趣可以看看，如果可以的话写出来分享一下。

Putting Your App on a Memory Diet, Parts I and II_Murphy

不知不觉Blog也写了快半年了，越来越觉得Blog这种分享精神的重要性，因为只有分享才能收获的更多！

最后要谢谢那些关注，点赞和评论的网友们，这些真的是我能坚持下来的一个巨大动力！

参考文章：

Android内存优化http://blog.csdn.net/imain/article/details/8560986
Android 内存优化http://blog.csdn.net/awangyunke/article/details/20380719
关于android性能，内存优化http://www.cnblogs.com/zyw-205520/archive/2013/02/17/2914190.htm
Java垃圾回收原理http://www.360doc.com/content/11/0911/15/18042_147476260.shtml
JVM垃圾回收（GC）原理http://www.360doc.com/content/11/0911/16/18042_147492404.shtml