Android Studio Profiler Memory （内存分析工具）的简单使用及问题

看书的小蜗牛

发布于 2018-12-07 11:23:36

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发布于 2018-12-07 11:23:36

文章被收录于专栏：Android源码框架分析

Memory Profiler 是 Android Studio自带的内存分析工具，可以帮助开发者很好的检测内存的使用，在出现问题时，也能比较方便的分析定位问题，不过在使用的时候，好像并非像自己一开始设想的样子。

如何查看整体的内存使用概况

如果想要看一个APP整体内存的使用，看APP heap就可以了，不过需要注意Shallow Size跟Retained Size是意义，另外native消耗的内存是不会被算到Java堆中去的。

image.png

Allocations：堆中的实例数。
Shallow Size：此堆中所有实例的总大小（以字节为单位）。其实算是比较真实的java堆内存
Retained Size：为此类的所有实例而保留的内存总大小（以字节为单位）。这个解释并不准确，因为Retained Size会有大量的重复统计
native size：8.0之后的手机会显示，主要反应Bitmap所使用的像素内存（8.0之后，转移到了native）

举个例子，创建一个List的场景，有一个ListItem40MClass类，自身占用40M内存，每个对象有个指向下一个ListItem40MClass对象的引用，从而构成List，

class ListItem40MClass {

    byte[] content = new byte[1000 * 1000 * 40];
    ListItem40MClass() {
        for (int i = 0; i < content.length; i++) {
            content[i] = 1;
        }
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
    }

    ListItem40MClass next;
}


@OnClick(R.id.first)
void first() {
    if (head == null) {
        head = new ListItem40MClass();
    } else {
        ListItem40MClass tmp = head;
        while (tmp.next != null) {
            tmp = tmp.next;
        }
        tmp.next = new ListItem40MClass();
    }
}

我们创建三个这样的对象，并形成List，示意如下

A1->next=A2
A2->next=A3 
A3->next= null

这个时候用Android Profiler查看内存，会看到如下效果：Retained Size统计要比实际3个ListItem40MClass类对象的大小大的多，如下图：

281540022720_.pic_hd.jpg

可以看到就总量而言Shallow Size基本能真是反应Java堆内存，而Retained Size却明显要高出不少，因为Retained Size统计总内存的时候，基本不能避免重复统计的问题，比如：A对象有B对象的引用在计算总的对象大小的时候，一般会多出一个B，就像上图，有个3个约40M的int[]对象，占内存约120M,而每个ListItem40MClass对象至少会再统计一次40M，这里说的是至少，因为对象间可能还有其他关系。我们看下单个类的内存占用-Instance View

Depth：从任意 GC 根到所选实例的最短 hop 数。
Shallow Size：此实例的大小。
Retained Size：此实例支配的内存大小（根据 dominator 树）。

可以看到Head本身的Retained Size是120M ，Head->next 是80M，最后一个ListItem40MClass对象是40M，因为每个对象的Retained Size除了包括自己的大小，还包括引用对象的大小，整个类的Retained Size大小累加起来就大了很多，所以如果想要看整体内存占用，看Shallow Size还是相对准确的，Retained Size可以用来大概反应哪种类占的内存比较多，仅仅是个示意，不过还是Retained Size比较常用，因为Shallow Size的大户一般都是String，数组，基本类型意义不大，如下。

291540025853_.pic.jpg

FinalizerReference大小跟内存使用及内存泄漏的关系

之前说Retained Size是此实例支配的内存大小，其实在Retained Size的统计上有很多限制，比如Depth：从任意 GC 根到所选实例的最短hop数，一个对象的Retained Size只会统计Depth比自己大的引用，而不会统计小的，这个可能是为了避免重复统计而引入的，但是其实Retained Size在整体上是免不了重复统计的问题，所以才会右下图的情况：

image.png

FinalizerReference中refrent的对象的retain size是40M，但是没有被计算到FinalizerReference的retain size中去，而且就图表而言FinalizerReference的意义其实不大，FinalizerReference对象本身占用的内存不大，其次FinalizerReference的retain size统计的可以说是FinalizerReference的重复累加的和，并不代表其引用对象的大小，仅仅是ReferenceQueue<Object> queue中ReferenceQueue的累加，

public final class FinalizerReference<T> extends Reference<T> {
    // This queue contains those objects eligible for finalization.
    public static final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<Object>();

    // Guards the list (not the queue).
    private static final Object LIST_LOCK = new Object();

    // This list contains a FinalizerReference for every finalizable object in the heap.
    // Objects in this list may or may not be eligible for finalization yet.
    private static FinalizerReference<?> head = null;

    // The links used to construct the list.
    private FinalizerReference<?> prev;
    private FinalizerReference<?> next;

    // When the GC wants something finalized, it moves it from the 'referent' field to
    // the 'zombie' field instead.
    private T zombie;

    public FinalizerReference(T r, ReferenceQueue<? super T> q) {
        super(r, q);
    }

    @Override public T get() {
        return zombie;
    }

    @Override public void clear() {
        zombie = null;
    }

    public static void add(Object referent) {
        FinalizerReference<?> reference = new FinalizerReference<Object>(referent, queue);
        synchronized (LIST_LOCK) {
            reference.prev = null;
            reference.next = head;
            if (head != null) {
                head.prev = reference;
            }
            head = reference;
        }
    }

    public static void remove(FinalizerReference<?> reference) {
        synchronized (LIST_LOCK) {
            FinalizerReference<?> next = reference.next;
            FinalizerReference<?> prev = reference.prev;
            reference.next = null;
            reference.prev = null;
            if (prev != null) {
                prev.next = next;
            } else {
                head = next;
            }
            if (next != null) {
                next.prev = prev;
            }
        }
    }
...
}

每个FinalizerReference retained size 都是其next+ FinalizerReference的shallowsize，反应的并不是其refrent对象内存的大小，如下：

image.png

因此FinalizerReference越大只能说明需要执行finalize的对象越多，并且对象是通过强引用被持有，等待Deamon线程回收。可以通过该下代码试验下：

 class ListItem40MClass {
        byte[] content = new byte[5];

        ListItem40MClass() {
            for (int i = 0; i < content.length; i += 1000) {
                content[i] = 1;
            }
        }

        @Override
        protected void finalize() throws Throwable {
            super.finalize();
            LogUtils.v("finalize ListItem40MClass");
        }

        ListItem40MClass next;
    }


    @OnClick(R.id.first)
    void first() {
        if (head == null) {
            head = new ListItem40MClass();
        } else {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                ListItem40MClass tmp = head;
                while (tmp.next != null) {
                    tmp = tmp.next;
                }
                tmp.next = new ListItem40MClass();
            }
        }
    }

多次点击后，可以看到finalize的对象线性上升，而FinalizerReference的retain size却会指数上升。

image.png

同之前40M的对比下，明显上一个内存占用更多，但是其实FinalizerReference的retain size却更小。再来理解FinalizerReference跟内存泄漏的关系就比价好理解了，回收线程没执行，实现了finalize方法的对象一直没有被释放，或者很迟才被释放，这个时候其实就算是泄漏了。

如何看Profiler的Memory图

第一：看整体Java内存使用看shallowsize就可以了
第二：想要看哪些对象占用内存较多，可以看Retained Size，不过看Retained Size的时候，要注意过滤一些无用的比如 FinalizerReference，基本类型如：数组对象

比如下图：Android 6.0 nexus5

image.png

从整体概况上看，Java堆内存的消耗是91兆左右，而整体的shallow size大概80M，其余应该是一些堆栈基础类型的消耗，而在Java堆栈中，占比最大的是byte[]，其次是Bitmap，bitmap中的byte[]也被算进了前面的byte[] retain size中，而FinilizerReference的retain size已经大的不像话，没什么参考价值，可以看到Bitmap本身其实占用内存很少，主要是里面的byte[]，当然这个是Android8.0之前的bitmap，8.0之后，bitmap的内存分配被转移到了native。

再来对比下Android8.0的nexus6p：可以看到占大头的Bitmap的内存转移到native中去了，降低了OOM风险。

image.png

并且在Android 8.0或更高版本中，可以更清楚的查看对象及内存的动态分配，而且不用dump内存，直接选中某一段，就可以看这个时间段的内存分配：如下

image.png

如上图，在时间点1 ，我们创建了一个对象new ListItem40MClass()，ListItem40MClass有一个比较占内存的byte数组，上面的紫色圆点就是代表有对象创建，然后会发现内存大户是byte数组，而最新的byte数组是在ListItem40MClass对象创建的时候分配的，这样就能比较方便的看到，到底是哪些对象导致的内存上升。