问题背景
假设我们有一个应用,它的功能是在一个TextView上显示一个计数器,每隔一秒钟就更新一次计数器的值。为了实现这个功能,我们使用了一个Handler来发送空消息,并在接收到消息时更新计数器的值,并再次发送空消息,形成一个循环。同时,为了模拟一些复杂的业务逻辑,我们在循环中创建了大量的数组对象。以下是我们的代码:
public class MainActivity extends AppCompatActivity {// 定义一个TextView来显示计数器的值private TextView textView;// 定义一个计数器变量private int counter = 0;// 定义一个Handler对象private Handler handler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(@NonNull Message msg) {super.handleMessage(msg);// 更新计数器的值counter++;// 在TextView上显示计数器的值textView.setText(String.valueOf(counter));// 模拟一些复杂的业务逻辑,创建大量的数组对象for (int i = 0; i < 1000; i++) {int[] array = new int[1000];array[0] = i;}// 再次发送空消息,形成一个循环handler.sendEmptyMessage(0);}};@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);// 初始化TextViewtextView = findViewById(R.id.textView);// 发送空消息,启动循环handler.sendEmptyMessage(0);}
}
这段代码看起来没有什么问题,但是当我们运行这个应用时,我们会发现应用的内存使用情况非常不稳定,内存曲线呈现出明显的锯齿状,GC事件也非常频繁。这就是典型的内存抖动的现象。
问题定位
要定位这个问题,我们可以使用Memory Profiler来观察应用的内存使用情况。Memory Profiler是Android Studio中的一个工具,它可以实时显示应用的内存使用情况,包括内存分配、回收、泄漏等。通过Memory Profiler,我们可以发现应用存在明显的内存波动和GC频率。
以下是一个使用Memory Profiler观察应用内存使用情况的示例图:
从示例图中可以看出:
- Memory Usage:这个图表显示了应用在不同时间点的内存使用量,以及不同类型的内存(如Java Heap、Native Heap、Graphics等)。从图表中可以看出,应用的Java Heap内存使用量呈现出明显的波动性,上下起伏,形成锯齿状。这说明应用存在大量短期存在的对象,导致内存分配和回收不平衡。
- GC Events:这个图表显示了应用在不同时间点发生的GC事件,以及GC事件的类型(如GC Alloc、GC Concurrent等)。从图表中可以看出,应用发生了非常频繁的GC事件,几乎每隔一秒钟就会发生一次GC事件。这说明应用的GC压力非常大,GC需要消耗更多的CPU资源,并且影响应用线程的执行。
从这里重新输出,我会继续为你介绍内存抖动的解决实战。接下来,我将从以下几个方面给你展示如何使用Memory Profiler和代码排查来分析和解决一个具体的内存抖动问题:
问题分析
要分析这个问题,我们可以使用Memory Profiler来捕获堆转储,并根据对象分配跟踪来找出导致内存抖动的代码位置和原因。堆转储是一种保存应用在某个时间点的内存快照的文件,它可以用来查看应用中存在的所有对象,以及它们的类型、大小、数量等。对象分配跟踪是一种记录应用在一段时间内创建的所有对象,以及它们的类型、大小、数量、调用栈等的功能。通过堆转储和对象分配跟踪,我们可以发现应用中产生内存抖动的代码位置和原因。
以下是使用Memory Profiler捕获堆转储和对象分配跟踪的示例图:
从示例图中可以看出:
- Heap Dump:这个功能可以让我们捕获应用在某个时间点的堆转储文件,并查看其中的内容。从堆转储文件中,我们可以看到应用中存在的所有类和实例,以及它们的类型、大小、数量等。通过对比不同时间点的堆转储文件,我们可以发现哪些类和实例是短期存在的,导致内存波动。
- Allocation Tracking:这个功能可以让我们记录应用在一段时间内创建的所有对象,并查看其中的内容。从对象分配跟踪中,我们可以看到应用中创建的所有对象,以及它们的类型、大小、数量、调用栈等。通过分析对象分配跟踪,我们可以找出哪些代码位置是创建了大量对象,导致GC频繁。
使用这两个功能,我们可以定位到导致内存抖动的代码位置和原因。经过分析,我们发现:
- 在堆转储文件中,我们发现有大量的int[]数组对象存在于Java Heap中,它们占用了大部分的内存空间,并且在不同时间点的堆转储文件中,它们的数量和大小都有明显的变化。这说明这些数组对象是短期存在的,导致内存波动。
- 在对象分配跟踪中,我们发现有大量的int[]数组对象被创建,它们的类型、大小、数量都是一致的。通过查看它们的调用栈,我们发现它们都是在MainActivity的handleMessage方法中创建的。这说明这个方法是创建了大量数组对象,导致GC频繁。 接下来,我将从以下几个方面给你展示如何使用Memory Profiler和代码排查来分析和解决一个具体的内存抖动问题:
问题解决
要解决这个问题,我们可以修改代码逻辑,避免在循环中创建大量数组,或者使用对象池来复用数组对象,从而减少内存分配和回收。以下是我们的优化方案:
- 避免在循环中创建大量数组:如果我们不需要在循环中创建大量数组,我们可以将数组的创建放在循环之外,或者使用静态变量或者成员变量来保存数组。这样就可以避免每次循环都创建一个新的数组对象,减少内存分配和回收。例如:
public class MainActivity extends AppCompatActivity {// 定义一个TextView来显示计数器的值private TextView textView;// 定义一个计数器变量private int counter = 0;// 定义一个Handler对象private Handler handler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(@NonNull Message msg) {super.handleMessage(msg);// 更新计数器的值counter++;// 在TextView上显示计数器的值textView.setText(String.valueOf(counter));// 模拟一些复杂的业务逻辑,使用一个静态变量来保存数组对象,避免在循环中创建大量数组对象for (int i = 0; i < 1000; i++) {array[0] = i;}// 再次发送空消息,形成一个循环handler.sendEmptyMessage(0);}};// 定义一个静态变量,用来保存数组对象private static int[] array = new int[1000];@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);// 初始化TextViewtextView = findViewById(R.id.textView);// 发送空消息,启动循环handler.sendEmptyMessage(0);}
}
- 使用对象池来复用数组对象:如果我们需要在循环中创建大量数组,我们可以使用对象池来管理和复用数组对象,而不是每次都创建和销毁数组对象。当需要一个数组时,可以从对象池中获取一个空闲的数组,使用完毕后,可以将数组归还到对象池中,等待下次使用。这样就可以避免频繁的内存分配和回收,减少GC的压力。例如:
public class MainActivity extends AppCompatActivity {// 定义一个TextView来显示计数器的值private TextView textView;// 定义一个计数器变量private int counter = 0;// 定义一个Handler对象private Handler handler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(@NonNull Message msg) {super.handleMessage(msg);// 更新计数器的值counter++;// 在TextView上显示计数器的值textView.setText(String.valueOf(counter));// 模拟一些复杂的业务逻辑,使用一个对象池来管理和复用数组对象,避免在循环中创建大量数组对象for (int i = 0; i < 1000; i++) {// 从对象池中获取一个空闲的数组对象int[] array = arrayPool.getArray();array[0] = i;// 将数组对象归还到对象池中arrayPool.returnArray(array);}// 再次发送空消息,形成一个循环handler.sendEmptyMessage(0);}};// 定义一个对象池,用来管理和复用数组对象private ArrayPool arrayPool;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);// 初始化TextViewtextView = findViewById(R.id.textView);// 初始化对象池arrayPool = new ArrayPool(1000, 1000);// 发送空消息,启动循环handler.sendEmptyMessage(0);}
}
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