百度工程师移动开发避坑指南——内存泄漏篇
作者 | 启明星小组
在日常编写代码时难免会遇到各种各样的问题和坑，这些问题可能会影响我们的开发效率和代码质量，因此我们需要不断总结和学习，以避免这些问题的出现。接下来我们将围绕移动开发中常见问题做出总结，以提高大家的开发质量。本系列文章讲围绕内存泄漏、语言开发注意事项等展开。本篇我们将介绍Android/iOS常见的内存泄漏问题。
一、Android端
内存泄漏（Memory Leak），简单说就是不再使用的对象无法被GC回收，占用内存无法释放，导致应用占用内存越来越多，内存空间不足而出现OOM崩溃；另外因为内存可用空间变少，GC更加频繁，更容易触发FULL GC，停止线程工作，导致应用卡顿。
Android应用程序中的内存泄漏是一种常见的问题，以下是一些常见的Android内存泄漏：
1.1 匿名内部类
匿名内部类持有外部类的引用，匿名内部类对象泄露，从而导致外部类对象内存泄漏，常见Handler、Runnable匿名内部类，持有外部Activity的引用，如果Activity已经被销毁，但是Handler未处理完消息，导致Handler内存泄露，从而导致Activity内存泄露。
示例1:
public class TestActivity extends AppCompatActivity {
private static final int FINISH_CODE = 1;
private Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
if (msg.what == FINISH_CODE) {
TestActivity.this.finish();
}
}
};
@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
handler.sendEmptyMessageDelayed(FINISH_CODE, 60000);
}
}
示例2:
public class TestActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
new Handler().postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
TestActivity.this.finish();
}
}, 60000);
}
}
示例1和示例2均为简单计时一分钟关闭页面，如果页面在之前被主动关闭销毁，Handler中仍有消息等待执行，就存在到Activity的引用链，导致Activity销毁后无法被GC回收，造成内存泄露；示例1为Handler匿名内部类，持有外部Activity引用：主线程 —> ThreadLocal —> Looper —> MessageQueue —> Message —> Handler —> Activity；示例2为Runnable匿名内部类，持有外部Activity引用：Message —> Runnable —> Activity.
修复方法1： 主要针对Handler，在Activity生命周期移除所有消息。
@Override
protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
handler.removeCallbacksAndMessages(null);
}
修复方法2： 静态内部类+弱引用，去掉强引用关系，可以修复类似匿名内部类造成内存泄露。
static class FinishRunnable implements Runnable {
private WeakReference<Activity> activityWeakReference;
FinishRunnable(Activity activity) {
activityWeakReference = new WeakReference<>(activity);
}
@Override
public void run() {
Activity activity = activityWeakReference.get();
if (activity != null) {
activity.finish();
}
}
}
new Handler().postDelayed(new FinishRunnable(TestActivity.this), 60000);
1.2 单例/静态变量
单例/静态变量持有Activity的引用，即使Activity已经被销毁，它的引用仍然存在，从而导致内存泄漏。
示例:
static class Singleton {
private static Singleton instance;
private Context context;
private Singleton(Context context) {
this.context = context;
}
public static Singleton getInstance(Context context) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton(context);
}
return instance;
}
}
Singleton.getInstance(TestActivity.this)；
调用示例中的单例，传递Context参数，使用Activity对象，即使Activity销毁，也一直被静态变量Singleton引用，导致无法回收造成内存泄露。
修复方法：
Singleton.getInstance(Application.this)；
尽量使用Application的Context作为单例参数，除非一些需要需要Activity的功能，比如显示Dialog，如果非要使用Activity作为单例参数，可以参考匿名内部类修复方法，在合适时机比如Activity的onDestroy生命周期释放单例，或者使用弱引用持有Activity。
1.3 监听器
示例: EventBus注册监听未解绑，导致注册到EventBus一直被引用，无法回收。
public class TestActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
EventBus.getDefault().register(this);
}
}
修复方法: 在对应注册监听的生命周期解绑，onCreate对应onDestroy。
@Override
protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
EventBus.getDefault().unregister(this);
}
1.4 文件/数据库资源
示例: 打开文件数据库或者文件，发生异常，未关闭，导致资源一直存在，导致内存泄漏。
public static void copyStream(File inFile, File outFile) {
try {
FileInputStream inputStream = new FileInputStream(inFile);
FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(outFile);
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
outputStream.write(buffer, 0, len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
修复：在finally代码块中关闭文件流，保证发生异常后一定能执行到
public static void copyStream(File inFile, File outFile) {
FileInputStream inputStream = null;
FileOutputStream outputStream = null;
try {
inputStream = new FileInputStream(inFile);
outputStream = new FileOutputStream(outFile);
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
outputStream.write(buffer, 0, len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
close(inputStream);
close(outputStream);
}
}
public static void close(Closeable closeable) {
if (closeable != null) {
try {
closeable.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
1.5 动画
示例: Android动画未及时取消释放动画资源，导致内存泄露。
public class TestActivity extends AppCompatActivity {
private ImageView imageView;
private Animation animation;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_test);
imageView = (ImageView) findViewById(R.id.image_view);
animation = AnimationUtils.loadAnimation(this, R.anim.test_animation);
imageView.startAnimation(animation);
}
}
修复: 在页面退出销毁时取消动画，及时释放动画资源。
@Override
protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
if (animation != null) {
animation.cancel();
animation = null;
}
}
二、IOS端
目前我们已经有了ARC（自动引用计数）来替代MRC（手动引用计数），申请的对象在没有被强引用时会自动释放。但在编码不规范的情况下，引用计数无法及时归零，还是会存在引入内存泄露的风险，这可能会造成一些非常严重的后果。以直播场景举例，如果直播业务的ViewController无法释放，会导致依赖于ViewController的点位统计数据异常，且用户关闭直播页面后仍然可以听到直播声音。熟悉内存泄漏场景、养成避免内存泄露的习惯是十分重要的。下面介绍一些iOS常见内存泄漏及解决方案。
2.1 block引起的循环引用
block引入的循环引用是最常见的一类内存泄露问题。常见的引用环是对象->block->对象，此时对象和block的引用计数均为1，无法被释放。
[self.contentView setActionBlock:^{
[self doSomething];
}];
例子代码中，self强引用成员变量contentView，contentView强引用actionBlock，actionBlock又强引用了self，引入内存泄露问题。
解除循环引用，就是解除强引用环，需要将某一强引用替换为弱引用。如：
__weak typeof(self) weakSelf = self;
[self.contentView setActionBlock:^{
__strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
[strongSelf doSomething];
}];
此时actionBlock弱引用self，循环引用被打破，可以正常释放。
或者使用RAC提供的更简便的写法：
@weakify(self);
[self setTaskActionBlock:^{
@strongify(self);
[self doSomething];
}];
需要注意的是，可能和block存在循环引用的不仅仅是self，所有实例对象都有可能存在这样的问题，而这也是开发过程中很容易忽略的。比如：
- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
Cell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:@"identifer"];
@weakify(self);
cell.clickItemBlock = ^(CellModel * _Nonnull model) {
@strongify(self);
[self didSelectRowMehod:model tableView:tableView];
};
return cell;
}
这个例子中，self和block之间的循环引用被打破，self可以正常释放了，但是需要注意的是还存在一条循环引用链：tableView强引用cell，cell强引用block，block强引用tableView。这同样会导致tableView和cell无法释放。
正确的写法为：
- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
Cell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:@"identifer"];
@weakify(self);
@weakify(tableView);
cell.clickItemBlock = ^(CellModel * _Nonnull model) {
@strongify(self);
@strongify(tableView);
[self didSelectRowMehod:model tableView:tableView];
};
return cell;
}
2.2 delegate引起的循环引用
@protocol TestSubClassDelegate <NSObject>
- (void)doSomething;
@end
@interface TestSubClass : NSObject
@property (nonatomic, strong) id<TestSubClassDelegate> delegate;
@end
@interface TestClass : NSObject <TestSubClassDelegate>
@property (nonatomic, strong) TestSubClass *subObj;
@end
上述例子中，TestSubClass对delegate使用了strong修饰符，导致设置代理后，TestClass实例和TestSubClass实例相互强引用，造成循环引用。大部分情况下，delegate都需要使用weak修饰符来避免循环引用。
2.3 NSTimer强引用
self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(doSomething) userInfo:nil repeats:YES];
[NSRunLoop.currentRunLoop addTimer:self.timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
NSTimer实例会强引用传入的target，就会出现self和timer的相互强引用。此时必须手动维护timer的状态，在timer停止或view被移除时，主动销毁timer，打破循环引用。
解决方案1：换用iOS10后提供的block方式，避免NSTimer强引用target。
@weakify(self);
self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
@strongify(self);
[self doSomething];
}];
解决方案2：使用NSProxy解决强引用问题。
// WeakProxy
@interface TestWeakProxy : NSProxy
@property (nullable, nonatomic, weak, readonly) id target;
- (instancetype)initWithTarget:(id)target;
+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target;
@end
@implementation TestWeakProxy
- (instancetype)initWithTarget:(id)target {
_target = target;
return self;
}
+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target {
return [[TestWeakProxy alloc] initWithTarget:target];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
if ([self.target respondsToSelector:[invocation selector]]) {
[invocation invokeWithTarget:self.target];
}
}
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
return [self.target methodSignatureForSelector:aSelector];
}
- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector {
return [self.target respondsToSelector:aSelector];
}
@end
// 调用
self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:[TestWeakProxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(doSomething) userInfo:nil repeats:YES];
2.4 非引用类型内存泄漏
ARC的自动释放是基于引用计数来实现的，只会维护oc对象。直接使用C语言malloc申请的内存，是不被ARC管理的，需要手动释放。常见的如使用CoreFoundation、CoreGraphics框架自定义绘图、读取文件等操作。
如通过CVPixelBufferRef生成UIImage：
CVPixelBufferRef pixelBuffer = CMSampleBufferGetImageBuffer(sampleBuffer);
CIImage* bufferImage = [CIImage imageWithCVPixelBuffer:pixelBuffer];
CIContext *context = [CIContext contextWithOptions:nil];
CGImageRef frameCGImage = [context createCGImage:bufferImage fromRect:bufferImage.extent];
UIImage *uiImage = [UIImage imageWithCGImage:frameCGImage];
CGImageRelease(frameCGImage);
CFRelease(sampleBuffer);
2.5 延迟释放问题
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(20 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
[self doSomething];
});
上述例子中，使用dispatch_after延迟20秒后执行doSomething方法。这并不会造成self对象的内存泄漏问题。但假设self是一个UIViewController，即使self已经从导航栈中移除，不需要再使用了，self也会在block执行后才会被释放，造成业务上出现类似内存泄露的现象。
在这种长时间的延时执行中，最好也加入weakify-strongify对，避免强持有。
@weakify(self);
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(20 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
@strongify(self);
[self doSomething];
});
---------- END ----------
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