Android應(yīng)用程序的內(nèi)存分析

老匹夫 2014-03-29

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Android應(yīng)用程序的內(nèi)存分析

分類： Android 2012-08-08 15:31 307人閱讀評(píng)論(0) 收藏舉報(bào)

android allocation eclipse outofmemoryerror 工具 profiling

Dalvik虛擬機(jī)支持垃圾收集，但是這不意味著你可以不用關(guān)心內(nèi)存管理。你應(yīng)該格外注意移動(dòng)設(shè)備的內(nèi)存使用，在上面內(nèi)存空間是受到限制的。在這篇文章里面，我們來看看Android SDK里面的一些內(nèi)存剖析工具（profiling tools）是如何幫助我們修整應(yīng)用程序的內(nèi)存使用。

一些內(nèi)存使用問題是很明顯的，例如，如果在每次用戶觸摸屏幕的時(shí)候應(yīng)用程序有內(nèi)存泄露，將會(huì)有可能觸發(fā)OutOfMemoryError，最終程序崩潰。另外一些問題卻很微妙，也許只是降低應(yīng)用程序和整個(gè)系統(tǒng)的性能（當(dāng)高頻率和長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行垃圾收集器的時(shí)候）。

必要的工具：

Android SDK提供了2個(gè)主要的剖析應(yīng)用程序內(nèi)存使用情況的工具：DDMS里的一個(gè)分頁Allocation Tracker和heap dumps。Allocation Tracker是很有用的，特別是當(dāng)你想得到程序在一定的時(shí)間里內(nèi)存的分配情況的一種感性認(rèn)識(shí)的時(shí)候。但是它不能給你任何關(guān)于程序heap總體情況的任何信息。關(guān)于Allocation Tracker的更多信息，請(qǐng)看文章Tracking Memory Allocations 。文章剩下的內(nèi)容將把重點(diǎn)放在heap dumps，它是更強(qiáng)大的內(nèi)存分析工具。

一個(gè)heap dump就是一個(gè)程序heap的快照，它保存為一種叫做HPROF的二進(jìn)制格式。Dalvik用的也是類似的格式，但是不完全一樣。這里是Java的HPROF工具。有很多方法去生成一個(gè)運(yùn)行時(shí)應(yīng)用程序的heap dump。其中一種就是使用在DDMS里邊的Dump HPROF file按鈕。如果想產(chǎn)生更精確的dump數(shù)據(jù)，可以在程序中使用android.os.Debug.dumpHprofData() 方法。

分析heap dump，你可以使用一些標(biāo)準(zhǔn)的工具比如jhat 或者Eclipse Memory Analyzer（MAT）。不過，首先你需要把.hprof文件從Dalvik格式轉(zhuǎn)換成J2SE HPROF格式。你可以使用Android SDK提供的hprof-conv工具。例如：

hprof-conv dump.hprof converted-dump.hprof

調(diào)試一個(gè)內(nèi)存泄露實(shí)例：

在Dalvik運(yùn)行時(shí)里邊，程序員不能顯式地分配和釋放內(nèi)存，所以這里的內(nèi)存泄露跟c和c++里面的不同。在你的代碼里邊，內(nèi)存泄露就是你保留了一個(gè)并不再需要的類對(duì)象的引用。有時(shí)候僅僅一個(gè)引用就會(huì)阻礙gc對(duì)一大堆對(duì)象的回收。

我們來過一個(gè)實(shí)際的例子，Android SDK里面提供的范例程序Honeycomb Gallery sample app 。它是一個(gè)photo gallery程序，用來演示一些新的Honeycomb API的使用。（下載和編譯這些代碼，請(qǐng)看這些命令。）我們會(huì)有意地加入一個(gè)內(nèi)存泄露在程序里邊，然后來演示如何調(diào)試它。

想象一下我們想修改程序讓它從網(wǎng)絡(luò)下載圖片。為了讓它更具備靈活性，我們可以考慮實(shí)現(xiàn)一個(gè)緩存，保存最近查看過的圖片。我們可以對(duì)ContentFragment.java做一些小的修改來達(dá)到這個(gè)目的。在class頂部，我們?cè)黾右粋€(gè)新的靜態(tài)變量：

private static HashMap<String,Bitmap> sBitmapCache = new HashMap<String,Bitmap>();

這里就是我們保存緩存的地方?，F(xiàn)在我們可以修改updateContentAndRecycleBitmap()方法，讓它在下載之前先查看是否數(shù)據(jù)已經(jīng)存在，如果不存在就去下載，然后添加數(shù)據(jù)到緩存。

void updateContentAndRecycleBitmap( int category, int position) {
if (mCurrentActionMode != null ) {
mCurrentActionMode.finish();
}
// Get the bitmap that needs to be drawn and update the ImageView.
// Check if the Bitmap is already in the cache
String bitmapId = "" + category + "." + position;
mBitmap = sBitmapCache.get(bitmapId);
if (mBitmap == null ) {
// It's not in the cache, so load the Bitmap and add it to the cache.
// DANGER! We add items to this cache without ever removing any.
mBitmap = Directory.getCategory(category).getEntry(position)
.getBitmap(getResources());
sBitmapCache.put(bitmapId, mBitmap);
}
((ImageView) getView().findViewById(R.id.image)).setImageBitmap(mBitmap);
}

我已經(jīng)在這里故意引入了一個(gè)內(nèi)存泄露的問題：我們把圖片加入了緩存但是從來沒有移除他們。在真實(shí)的應(yīng)用里，我們可以會(huì)用某種方法來限制緩存的大小。

在DDMS里檢查heap的使用情況

Dalvik Debug Monitor Server（DDMS）是主要的Android調(diào)試工具之一，也是ADT Eclipse plug-in 的一部分，獨(dú)立的程序版本也可以在Android SDK的根目錄下的tools/下面找到。關(guān)于DDMS更多的信息，請(qǐng)參考使用DDMS 。

我們來使用DDMS檢查這個(gè)應(yīng)用的heap使用情況。你可以使用下面的兩種方法啟動(dòng)DDMS：

from Eclipse: click Window > Open Perspective > Other... > DDMS
or from the command line: run ddms (or ./ddms on Mac/Linux) in the tools/ directory

在左邊的面板選擇進(jìn)程com.example.android.hcgallery，然后在工具條上邊點(diǎn)擊Show heap updates按鈕。這個(gè)時(shí)候切換到DDMS的VM Heap分頁。它會(huì)顯示每次gc后heap內(nèi)存的一些基本數(shù)據(jù)。要看第一次gc后的數(shù)據(jù)內(nèi)容，點(diǎn)擊Cause GC按鈕：

我們可以看到現(xiàn)在的值（Allocated列）是有一些超過8MB?，F(xiàn)在滑動(dòng)相片，這時(shí)看到數(shù)據(jù)在增大。因?yàn)橹挥袃H僅13個(gè)相片在程序里邊，所以泄露的內(nèi)存只有這么大。在某種程度上來說，這時(shí)最壞的一種內(nèi)存泄露，因?yàn)槲覀儧]法得到 OutOfMemoryError來提醒我們說現(xiàn)在內(nèi)存溢出了。

生成heap dump

我們現(xiàn)在使用heap dump來追蹤這個(gè)問題。點(diǎn)擊DDMS工具條上面的Dump HPROF文件按鈕，選擇文件存儲(chǔ)位置，然后在運(yùn)行hprof-conv。在這個(gè)例子里我們使用獨(dú)立的MAT版本（版本1.0.1），從MAT站點(diǎn)下載。

如果你使用ADT（它包含DDMS的插件）同時(shí)也在eclipse里面安裝了MAT，點(diǎn)擊“dump HPROF”按鈕將會(huì)自動(dòng)地做轉(zhuǎn)換（用hprof-conv）同時(shí)會(huì)在eclipse里面打開轉(zhuǎn)換后的hprof文件（它其實(shí)用MAT打開）。

用MAT分析heap dumps

啟動(dòng)MAT然后加載剛才我們生成的HPROF文件。MAT是一個(gè)強(qiáng)大的工具，講述它所有的特性超出了本文的范圍，所以我只想演示一種你可以用來檢測(cè)泄露的方法：直方圖（Histogram）視圖。它顯示了一個(gè)可以排序的類實(shí)例的列表，內(nèi)容包括：shallow heap（所有實(shí)例的內(nèi)存使用總和），或者retained heap（所有類實(shí)例被分配的內(nèi)存總和，里面也包括他們所有引用的對(duì)象）。

如果我們按照shallow heap排序，我們可以看到byte[]實(shí)例在頂端。自從Android3.0（Honeycomb），Bitmap的像素?cái)?shù)據(jù)被存儲(chǔ)在byte數(shù)組里（之前是被存儲(chǔ)在Dalvik的heap里），所以基于這個(gè)對(duì)象的大小來判斷，不用說它一定是我們泄露掉的bitmap。

右擊byte[]類然后選擇List Objects > with incoming references。它會(huì)生成一個(gè)heap上的所有byte數(shù)組的列表，在列表里，我們可以按照Shallow Heap的使用情況來排序。

選擇并展開一個(gè)比較大的對(duì)象，它將展示從根到這個(gè)對(duì)象的路徑--就是一條保證對(duì)象有效的鏈條。注意看，這個(gè)就是我們的bitmap緩存！

MAT不會(huì)明確告訴我們這就是泄露，因?yàn)樗膊恢肋@個(gè)東西是不是程序還需要的，只有程序員知道。在這個(gè)案例里面，緩存使用的大量的內(nèi)存會(huì)影響到后面的應(yīng)用程序，所以我們可以考慮限制緩存的大小。

使用MAT比較heap dumps

調(diào)試內(nèi)存泄露時(shí)，有時(shí)候適時(shí)比較2個(gè)地方的heap狀態(tài)是很有用的。這時(shí)你就需要生成2個(gè)單獨(dú)的HPROF文件（不要忘了轉(zhuǎn)換格式）。下面是一些關(guān)于如何在MAT里比較2個(gè)heap dumps的內(nèi)容（有一點(diǎn)復(fù)雜）：

第一個(gè)HPROF 文件(using File > Open Heap Dump ).
打開 Histogram view.
在Navigation History view里 (如果看不到就從Window > Navigation History找 ), 右擊histogram 然后選擇Add to Compare Basket .
打開第二個(gè)HPROF 文件然后重做步驟2和3.
切換到Compare Basket view, 然后點(diǎn)擊Compare the Results (視圖右上角的紅色"!"圖標(biāo))。

總結(jié)

這本篇文章里面，我展示了Allocation Tracker和heap dumps是如何給你一種對(duì)程序內(nèi)存使用的感性認(rèn)識(shí)。我也展示了Eclipse Memory Analyzer（MAT)可以幫助追逐我們程序里面的內(nèi)存泄露問題。MAT是一個(gè)強(qiáng)大的工具，我也僅僅觸碰了一些皮毛，如果你想學(xué)習(xí)更多內(nèi)容，我建議讀一些下面的文章：

Memory Analyzer News : Eclipse MAT project的官方博客。
Markus Kohler的Java Performance blog有很多有用的文章, 包括 Analysing the Memory Usage of Android Applications with the Eclipse Memory Analyzer and 10 Useful Tips for the Eclipse Memory Analyzer

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