Android性能优化的工具介绍

最近对项目的性能进行测试优化，现在刚好有时间对内存泄漏整理下

什么是内存泄漏



Android 虚拟机的垃圾回收采用的是根搜索算法。GC会从根节点（GC Roots）开始对heap进行遍历。到最后，部分没有直接或者间接引用到GC Roots的就是需要回收的垃圾，会被GC回收掉（蓝色）。而内存泄漏出现的原因就是存在了无效的引用，导致本来需要被GC的对象没有被回收掉。也就是说没有用的对象资源任与GC-Root保持可达路径，导致系统无法进行回收（某个无用的黄色）。

一、Android Monitor

1、Memory Monitor

Memory Monitor可以提供

1：实时查看App内存分配情况；

2：App是否由于GC操作造成卡顿；

3：App是否由于内存不足造成闪退；



蓝色滚动短时间内发生掉落，说明是系统执行了GC，点击小黄车可以手动执行GC,在我们运行自己app时，进行操作时，若出现像A地区那样比较突然增加，比较陡的情景，就得注意下，刚才的操作，导致短时间内分配不少内存，应该分析是bitmap造成的，还是其他什么；这只能从大的方向看看，内存的变化，提供我们分析方向，

2、用Android Monitor对内存的检测，若是 Android Monitor 连接设备后 No Debuggable Processes时，菜单栏找到Tools -> Android -> Enable ADB Integration，选中打钩即可；



 Monitors先对提供的四个按钮介绍下，上图1 2 3分别为Initiate GC,Dump Heap JAVA,Start Allocation Tracking，还有1前面的Enabled；

1>Enabled Memory的开关。如果选择关闭，则不对当前进程进行内存监测，默认开启。
2>Initiate GC手动调用GC，在抓内存前先点击下 Initiate GC按钮，手动触发GC，让系统回收内存，这样抓取到的内存就是没有被系统回收的，即泄漏的部分。
3>Dump Heap java点击这个按钮后，就在你点击的时刻，获取hprof文件，点击后稍等片刻，就会生成hprof文件



然后进入Heap Snapshot详细信息面板界面，查看App heap，Class List View下找相关activity，或切换到Package Tree View,根据包查看，点击Analyzer Task，点击绿色三角按钮即Perfom analysis执行分析，Android Monitor就可以为我们自动分析泄漏的Activity，将显示在Leaked
Activities中，点击其条目在Reference Tree区域，查看该实例的引用信息，可以从这里面查看内存泄漏的原因,如上图，当前activity的引用，跟着target进入了消息队列，handle持有外部activity引用导致的内存泄漏,(this$0是内部类的意思，内部类的class文件格式：主类+$+内部类名，匿名类的class文件格式:主类+$(0,1,2..)；

上图中间顶部A和B指向字段
A：hallow size就是对象本身占用内存的大小，不包含对其他对象的引用，也就是对象头加成员变量（不是成员变量的值）的总和。

B：Retained size是该对象自己的shallow size，加上从该对象能直接或间接访问到对象的shallow size之和。换句话说，retained size是该对象被GC之后所能回收到内存的总和。

此外Total Count：内存中该类的对象个数；Heap Count：堆内存中该类的对象个数；Sizeof：物理大小
右侧depth：深度；Shallow Size：对象本身内存大小；Dominating Size：管辖的内存大小
左上角支持三种类型:app heap/image heap/zygote heap. 

分别代表app 堆内存信息，图片堆内存信息，zygote进程的堆内存信息。

上图左侧是生成的hprof文件，一会用Memory Analyzer分析
4>Start Allocaton Tracking

内存分配追踪，第一次点击指定追踪内存的开始位置，第二次点击结束追踪的位置。从而截取了一段要分析的内存，如下图顶部那段，稍等片刻，出现alloc视图.



主要分析了各个线程中的方法所占用内存的大小；
Group by Method：用方法来分类我们的内存分配
Group by Allocator：用内存分配器来分类我们的内存分配 

不同选项下面中间的图会呈现不同的统计图。
在Group by Method下，是以线程对象分类，Size和Count都可以点击改变排序，Size就是内存大小，Count就是分配了多少次内存，点击一下线程就会查看每个线程里所有分配内存的方法，层级显示；

在Group by Allocator下，是以包分类，可以方便查看自己项目下内存分配情况。



选中类右击出现Jump To Source，前往源码，有源码直接跳转源码，否则灰色不可点；或者选中类，点击Jump To Source按钮。
底部的统计图，有两种效果样式，如上面的两个图，
一种是Sunburst：环形，由内向外，圆心为起点，向外每层为分配的不同对象，不同颜色端可以点击，来查看右侧具体线程分配了多少次，占用多大内存，Sunburst右边可以选择Size或Count，分别查按分配内存大小或按分配次数，来显示统计图，有人称为轮胎图；
另一种是Layout：以矩形模块显示，以左边为起点，从左到右是每个堆栈信息顺序，矩形模块的宽度以Count/Size的大小计算的，Layout右边也可以进行Size和Count切换，矩形模块也可以点击，来查看相应的分支；
二、Memory Analyzer（MAT）
Memory Analyzer下载地址https://www.eclipse.org/mat/downloads.php下载后运行MemoryAnalyzer.exe，file->Open Heap Dump选中.hprof文件，若是Android
Memory Monitor 直接生成的.hprof文件，会报错；



因为Android Memory Monitor 生成的 hprof 文件不是标准格式，所以需要做一下转换，



然后导入 MAT



Leak Suspects

点击3位置三角按钮，选中Leak Suspects执行分析，结果如上图，饼图可看到可疑对象消耗内存的百分比，对于饼图各比例，灰色区域不需关心，它是除了大内存对象之外的其他对象，我们把侧重点放在彩色比例区域，鼠标放在色彩比例图上，单间，会出现一些菜单选项，操作一些功能。根据Problem Suspect 黄色区域内容提示，点击Details,可看点比较详细的信息，从根元素到内存消耗聚集点的最短路径和内存消耗聚集对象信息，根据这些提示结合代码，分析可能泄露的地方，如下图可能是LinkedHashMap存的对象导致泄露的；



Dominator tree

此外也可以点击下图A按钮的位置Dominator tree，会显示Class Name列表，根据列表涉及到的类和Shallow size 、Retained size、Percentage值大小，这里会以占总内存的百分比来列举所有实例对象，直接通过Percentage来发现占大内存的对象，条目可以展开，查看详情信息。



QQL
由于我们内存泄漏一般发生在Activity中，因此只需要查找Activity即可， 点击下图中标记的QQL图标 输入 select * from instanceof android.app.Activity 类似于 SQL语句，查找 Activity相关的信息，点击 红色叹号执行后，如下图，比较方便的找到可疑的类；



histogram
istogram视图主要是查看某个类的实例个数即Objects字段，以及占用内存大小和可释放内存的大小，当检查内存泄漏时候，通过是否频繁创建了对象，通过对对象的个数以及占用内存大的判断；A按钮，可以提高根据Group by class，Group by superclass，Group
by class loader，Group by classs四种分类筛选；



三、Android Lint

Lint也挺实用的，一般在发布apk时，为了减少apk的大小，需要去除一些无用的资源，通过Lint进行扫描检测，找到无用资源(Refactor->Removed Unused Resources  这个操作可以直接把无用的资源直接移除)，还可以检测国际化问题，manifest文件错误，标准化问题；也可以检测可能造成内存泄漏的问题；
Analyze-> inspect Code->选择检测项目在Performance下，会提示一些内存泄漏的可能地方，下图提示handle没有改为静态内部类，可能会造成内存泄漏，即非静态内部类会持有外部类的引用；



四、LeakCanary
LeakCanary的使用比较简单，按官网简单配置https://www.liaohuqiu.net/cn/posts/leak-canary-read-me/

1>在 build.gradle 中加入引用，不同的编译使用不同的引用

dependencies {
debugCompile 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:1.3'
releaseCompile 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android-no-op:1.3'
}

2>在 Application 中

public class ExampleApplication extends Application {

@Override public void onCreate() {
super.onCreate();
LeakCanary.install(this);
}
}

 在 debug build 中，如果检测到某个 activity 有内存泄露，LeakCanary 就是自动地显示一个通知。



配置好运行程序，随意调整界面，进行各种操作，若有泄漏，会在手机通知栏显示通知，有些手机由于设置问题，通知栏没消息，可直接在手机上点开小黄leaks，查看给的提示信息，如上图的信息，可以大概知道泄漏的问题方向，LeakCanary的每个提示也并非真正有内存泄漏，更准确的确认还需要用MAT进行分析。
五、Android Device Monitor DDMS
程序运行后，菜单栏找到Tools -> Android -> Android Device Monitor；每种操作，选中左侧的进程；若是 Android Monitor 连接设备后 No Debuggable Processes时，菜单栏找到Tools -> Android -> Enable ADB
Integration，选中打钩即可；

1、查看线程有关信息
点击右侧Threads,左侧点击Update Threads,然后右侧就显示出有个应用中的线程信息



2、查看堆栈信息

1>点击左侧Update Heap按钮，然后在右侧Heap区，点击Cause GC，查看堆栈信息



A区：
Heap Size  堆栈分配给App的内存大小
Allocated    已分配使用的内存大小
Free           空闲的内存大小
%Used     Allocated/Heap Size,使用率
Objects      对象数量

B区：
free                空闲的对象

data object 数据对象,类类型对象，最主要的观察对象

class object 类类型的引用对象

1-byte array(byte[],boolean[])  一个字节的数组对象

2-byte array(short[],char[])  两个字节的数组对象

4-byte array(long[],double[])  4个字节的数组对象

non-Java object 非Java对象

C区：
Count数量

Total Size 总共占用的内存大小

Smallest 将对象占用内存的大小从小往大排，排在第一个的对象占用内存大小

Largest 将对象占用内存的大小从小往大排，排在最后一个的对象占用的内存大小

Median 将对象占用内存的大小从小往大排，拍在中间的对象占用的内存大小

Average 平均值

底部柱状图：
横坐标是对象的内存大小，这些值随着不同对象是不同的，纵坐标是在某个内存大小上的对象的数量。

我们根据这些如何检测呢？
Heap这些数值会在每次GC时会自动更新，正常情况下是系统根据内存使用情况进行GC，但是我们检测的时候就可以人为主动触发GC，即点击Cause GC，我们针对App某个操作,比如A界面跳转B界面，首先进入A界面，我们Cause GC,然后观察上图B区中的data
object那列数据或者上图A区中Heap Size和Allocated的数值，然后跳转B界面，返回A界面，这样A界面跳转B界面返回，多次执行后，再GC，查看内存数值会不会回到某个稳定值，若操作多次后，内存数值稳定在某个值，说明没有内存溢出；若是每次GC后，发现内存数值增加，说明有可能发生了内存泄漏。
3、Allocaton Tracker内存追踪，它功能和上面介绍的Start Allocaton Tracking一样，但此处使用，需要root，先不介绍；
4、TraceView
TraceView可以帮我们通过分析每个函数消耗的时间多少来查找性能瓶颈，有卡顿的地方可能存在耗时太多。在DDMS下，左侧选中app进程，点击A处（红色圆点），开始收集数据，然后进行App操作，再点击A处（灰色的正方形），稍等片刻，进入TraceView分析界面；



TraceView分析界面分为上下两个模块时间线面板和函数分析面板；

时间线面板：如上图BCD指处，B处是测试数据中所采集的线程信息，main线程是Android应用的主线程，这个都有，其他线程根据操作不同有所改变，每个线程右边对应的是该线程中每个方法执行的信息即D模块，D处是时间线，时间线上是每个线程测试时间段内所涉及的函数调用信息，包括函数名称，执行时间等，D模块左边为第一个方法执行开始，最右边为最后一个方法执行结束，其中的每一个小立柱就代表一次方法的调用，你可以把鼠标放到立柱上，就会显示该方法调用的详细信息C处；查看某个方法调用，双击时间线上的立柱，下面会自动跳转改方法的详情如下图，选中立柱滑动可以放大显示，双击时间线可以恢复



函数分析面板：如上图E模块，涉及的数据参数比较多，主要展示了某个线程中各个函数的调用情况，包括CPU使用时间，调用次数，函数真实的执行时间等信息，这些信息是查找性能瓶颈的关键依据；涉及字段
Name
               方法的详细信息，包括包名和参数信息

Incl Cpu Time         Cpu执行该方法该方法及其子方法所花费的时间

Incl Cpu Time % Cpu执行该方法该方法及其子方法所花费占Cpu总执行时间的百分比

Excl Cpu Time         Cpu执行该方法所话费的时间

Excl Cpu Time % Cpu执行该方法所花费的时间占Cpu总时间的百分比

Incl Real Time         该方法及其子方法执行所话费的实际时间，从执行该方法到结束一共花了多少时间

Incl Real Time % 上述时间占总的运行时间的百分比

Excl Real Time % 该方法自身的实际允许时间

Excl Real Time 上述时间占总的允许时间的百分比

Calls+Recur          调用次数+递归次数，只在方法中显示，在子展开后的父类和子类方法这一栏被下面的数据代替

Calls/Total          调用次数和总次数的占比

Cpu Time/Call          Cpu执行时间和调用次数的百分比，代表该函数消耗cpu的平均时间

Real Time/Call          实际时间于调用次数的百分比，该表该函数平均执行时间 

参数比较多，其中Incl（全称Inclusive）代表包含某函数中调用的子函数的执行时间；而Excl（全称Exclusive）代表不包含子函数执行的时间；
上图展开后，Parents代表该方法的父类方法，Children代表该方法调用的子类方法；此外若是方法包含递归的话Parents while recursive代表递归调用时所涉及的父类方法；Children while recursive代表递归调用时所涉及的子类方法；



这里测试的在绘制调用onDraw方法里多次调用了drawStarDynamic子方法，上图中看到，Incl Cpu Time%
字段，Parents为100%，因为在这个地方，总时间为当前方法的执行时间，这个时候的Incl Cpu Time%只是计算该方法调用的总时间中被各父类方法调用的时间占比，比如Parents有多个父类方法，那就能看出每个父类方法调用该方法的时间分布。因为我们父类只有一个，所以肯定是100%，Children各方法Incl Cpu Time%总和等于Parents,Incl Cpu Time，Incl
Real Time%，Excl Real Time字段对应值也是如此；通过这个方法耗时的时间百分比查看，最大值对应的方法，可能就是导致卡顿等问题的地方；