HarmonyOS 开发实践 —— 应用内存优化实践

一、引言

随着移动应用的日益复杂，内存管理成为开发者面临的重要挑战之一。在HarmonyOS系统中，合理优化应用内存对于提升应用性能和用户体验至关重要。本文将详细介绍HarmonyOS提供的内存管理工具和接口，以及一些实用的内存优化方法。

二、减少应用内存的重要性

在现代应用开发中，应用程序占用的内存不断增加，但系统内存资源相对有限。当应用过度占用内存时，会引发一系列问题，如系统频繁进行内存回收和重新分配，导致应用性能下降，出现卡顿甚至崩溃的情况。相反，通过有效的内存优化措施，可以提高应用的响应速度，节省系统资源，延长设备续航时间，并提升设备的整体运行效率。因此，开发者在应用开发过程中应积极关注内存管理，采取措施减少内存占用。

三、HarmonyOS内存管理工具和接口

（一）onMemoryLevel接口

1. 功能介绍 onMemoryLevel是HarmonyOS提供的用于监听系统内存变化的接口。通过该接口，开发者可以实时获取系统内存的状态信息，并根据不同的内存级别动态调整应用程序的内存使用情况，从而避免因内存过度占用而导致的性能问题。
2. 回调方式
   • AbilityStage：当HAP中的代码首次被加载到进程中时，系统会创建AbilityStage实例。当系统决定调整内存时，会回调AbilityStage实例的onMemoryLevel方法。例如，在一个包含多个模块的大型应用中，当某个模块首次加载时，系统会创建相应的AbilityStage实例，后续根据内存情况回调该实例的方法来调整内存。
   • UIAbility：Ability是UIAbility的基类，在Ability中提供了系统内存变化的回调方法。比如，在一个具有复杂UI界面的应用中，UIAbility可以实时监听内存变化，当内存紧张时调整界面相关资源的内存占用。
   • EnvironmentCallback：该模块提供了应用上下文ApplicationContext对系统环境变化监听回调的能力。以一个需要实时获取环境信息的应用为例，如天气应用，它可以通过EnvironmentCallback监听系统环境变化对内存的影响，并做出相应调整。
3. MemoryLevel级别 MemoryLevel分为三种级别：

（二）LRUCache

1. 原理概述 LRUCache是基于LRU（Least Recently Used，最近最少使用）算法实现的缓存工具，常用于ArkTS中缓存一些频繁访问的数据，例如图片、网络请求结果等。它通过LinkedHashMap来实现LRU算法，LinkedHashMap继承于HashMap，其中HashMap用于快速查找数据，LinkedHashMap的双向链表用于记录数据的顺序关系。
2. 常用方法

• get方法：根据key查询对应的值，如果没有查到则返回null。查询到对应对象后，将该对象移到链表的尾端，并返回查询的对象。例如，在一个图片浏览应用中，当用户频繁查看不同图片时，LRUCache可以通过get方法快速获取之前查看过的图片缓存，提高加载速度。
• put方法：用于添加key - value的键值对到缓存中，新对象会存储在链表尾端。当内存缓存达到设定的最大值时，会将链表头部的对象移除。如果key已经存在，则更新当前key对应的value。比如，在一个新闻应用中，每次加载新闻内容及相关图片时，可以使用put方法将这些数据缓存起来，当缓存空间不足时，自动移除最不常用的数据。
• remove方法：删除key对应的缓存值，如果key对应的value不存在，则返回为null，否则，返回已删除的key - value键值对。例如，当用户手动清除某个图片缓存时，可以使用remove方法实现。
• updateCapacity方法：用于设置缓存存储的容量，如果新设置的容量newCapacity小于之前的容量capacity，则只保存newCapacity大小的数据。在一个应用的开发过程中，如果发现缓存占用内存过大，可以使用updateCapacity方法适当减小缓存容量。

（三）生命周期管理

1. 组件生命周期原理 组件的生命周期包含一系列可自执行的方法，这些方法会在特定的时间点或遇到特定的页面行为时自动触发。通过合理管理组件的生命周期，开发者可以有效地释放资源、销毁对象，从而优化ArkTS内存。
2. 生命周期中的资源管理
   • UIAbility：在Create或Foreground方法中创建资源，在Background、Destroy方法中销毁对应的资源。例如，在一个音乐播放应用中，当用户打开应用进入前台（Foreground）时，会创建播放相关的资源，如音频解码器等；当用户切换到其他应用，音乐播放应用进入后台（Background）时，会销毁一些不必要的资源，如暂停音频解码器，释放相关内存。
   • 页面：在onPageShow方法中创建资源，在onPageHide方法中销毁资源。以一个电商应用的商品详情页面为例，当用户进入该页面时（onPageShow），会加载商品图片、描述等资源；当用户离开页面（onPageHide），会释放这些资源占用的内存。
   • 组件：在aboutToAppear方法中创建资源，在aboutToDisappear方法中销毁不再使用的对象、注销不再使用的订阅事件；调用组件自带的方法，创建、销毁组件。比如，在一个社交应用的聊天界面组件中，当聊天界面即将出现（aboutToAppear）时，会创建加载聊天记录、头像等资源；当聊天界面即将消失（aboutToDisappear）时，会销毁这些资源，并注销相关的消息推送订阅事件；调用XComponent的onDestroy方法。

（四）Purgeable Memory内存管理机制

1. 机制介绍

Purgeable Memory是HarmonyOS中native层常用的内存管理机制，适用于图像处理的Bitmap、流媒体应用的一次性数据、图片等。应用可以使用Purgeable Memory存放内部缓存数据，系统会根据淘汰策略统一管理所有的purgeable内存。当系统内存不足时，系统可以丢弃purgeable内存快速回收资源，以释放更多内存给其他应用程序使用，实现高效的缓存数据管理，提高系统的稳定性和流畅性。

1. 内存访问和回收流程
2. 访问流程：在访问Purgeable内存时，首先要判断当前Purgeable内存的数据是否已经被回收。如果已被回收，则需要先重建数据再使用。在访问过程中，Purgeable内存对应的引用计数refcnt加1，访问结束后refcnt减1。当引用计数为0时，该Purgeable内存可以被系统回收。

• 回收流程：当引用计数为0时，系统会丢弃Purgeable内存中的数据，并标记Purgeable内存已回收。

四、其他减少内存的方法

• 使用虚引用（Weak Reference）：在HarmonyOS应用开发中，可以使用虚引用（Weak Reference）来避免内存泄漏。通过使用Weak Reference，可以避免循环引用导致的内存泄漏问题，确保对象在不再需要时能够被正确释放。
• 使用Sendable：符合Sendable协议的数据可以在ArkTS并发实例间传递，从而减少拷贝的开销及其内存。
• 使用可共享对象：共享对象SharedArrayBuffer，拥有固定长度，可以存储任何类型的数据，包括数字、字符串等。共享对象传输指SharedArrayBuffer支持在多线程之间传递，传递之后的SharedArrayBuffer对象和原始的SharedArrayBuffer对象指向同一块内存，进而达到内存共享的目的。

五、总结

本文详细介绍了HarmonyOS系统中多种减少应用内存的方法和工具，包括onMemoryLevel接口、LRUCache、生命周期管理、Purgeable Memory内存管理机制以及其他实用方法。开发者在应用开发过程中应充分利用这些工具和方法，注重内存管理，以提高应用的性能和用户体验，使应用在有限的内存资源下能够高效稳定地运行。

写在最后

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