彻底搞懂Java内存泄露

Java内存回收方式

Java判断对象是否可以回收使用的而是可达性分析算法。

在主流的商用程序语言中(Java和C#)，都是使用可达性分析算法判断对象是否存活的。这个算法的基本思路就是通过一系列名为"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，下图对象object5, object6, object7虽然有互相判断，但它们到GC Roots是不可达的，所以它们将会判定为是可回收对象。

在Java语言里，可作为GC Roots对象的包括如下几种：

    a.虚拟机栈(栈桢中的本地变量表)中的引用的对象b.方法区中的类静态属性引用的对象c.方法区中的常量引用的对象d.本地方法栈中JNI的引用的对象
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摘自《深入理解Java虚拟机》

使用leakcanary检测泄漏

关于LeakCanary使用参考以下文章：

LeakCanary: 让内存泄露无所遁形
LeakCanary 中文使用说明

LeakCanary的内存泄露提示一般会包含三个部分: 第一部分(LeakSingle类的sInstance变量) 引用第二部分(LeakSingle类的mContext变量), 导致第三部分(MainActivity类的实例instance)泄露.

leakcanary使用注意

即使是空的Activity，如果检测泄露时候遇到了如下这样的泄露，注意，把refWatcher.watct()放在onDestroy里面即可解决，或者忽略这样的提示。由于文章已写很多，下面的就不再修改，忽略这种错误即可。

* com.less.demo.TestActivity has leaked:
* GC ROOT static android.app.ActivityThread.sCurrentActivityThread
* references android.app.ActivityThread.mActivities
* references android.util.ArrayMap.mArray
* references array java.lang.Object[].[1]
* references android.app.ActivityThread$ActivityClientRecord.activity
* leaks com.less.demo.TestActivity instance
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protected void onDestroy() {super.onDestroy();RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);refWatcher.watch(this);
}
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leakcanary和代码示例说明内存泄露

案例一(静态成员引起的内存泄露)

public class App extends Application {private RefWatcher refWatcher;@Overridepublic void onCreate() {super.onCreate();refWatcher = LeakCanary.install(this);}public static RefWatcher getRefWatcher(Context context) {App application = (App) context.getApplicationContext();return application.refWatcher;}
}复制代码

测试内部类持有外部类引用，内部类是静态的(GC-ROOT,将一直连着这个外部类实例)，静态的会和Application一个生命周期，这会导致一直持有外部类引用(内部类隐含了一个成员变量$0), 即使外部类制空= null，也无法释放。

OutterClass

public class OutterClass {private String name;class Inner{public void list(){System.out.println("outter name is " + name);}}
}
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TestActivity

public class TestActivity extends Activity {// 静态的内部类实例private static OutterClass.Inner innerClass;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_test);OutterClass outterClass = new OutterClass();innerClass = outterClass.new Inner();RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);refWatcher.watch(outterClass);// 监控的对象outterClass = null;}复制代码

案例二(单例模式引起的内存泄露)

DownloadManager

public class DownloadManager {private static DownloadManager instance;private Task task ;public static DownloadManager getInstance(){if (instance == null) {instance = new DownloadManager();}return instance;}public Task newTask(){this.task = new Task();return task;}
}
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Task

public class Task {private Call call;public Call newCall(){this.call = new Call();return call;}
}复制代码

Call

public class Call {public void execute(){System.out.println("=========> execute call");}
}复制代码

TestActivity

public class TestActivity extends Activity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_test);RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);Task task = DownloadManager.getInstance().newTask();Call call = task.newCall();call.execute();refWatcher.watch(call);// 监控的对象call = null; // 无法回收，DownloadManager是静态单例，引用task，task引用了call，即使call置为空，也无法回收，切断GC_ROOT 联系即可避免内存泄露，即置task为空。}
}
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部分日志打印如下:当前的GC_ROOT是DownloadManager的instance实例。

 In com.leakcanary.demo:1.0:1.
* com.less.demo.Call has leaked:
* GC ROOT static com.less.demo.DownloadManager.instance
* references com.less.demo.DownloadManager.task
* references com.less.demo.Task.call
* leaks com.less.demo.Call instance
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关于上面两种方式导致的内存泄露问题，这里再举两个案例说明以加强理解。

案例三(静态变量导致的内存泄露)

public class TestActivity extends Activity {private static Context sContext;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_test);sContext = this;RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);refWatcher.watch(this);// 监控的对象}复制代码

打印日志如下：

 In com.leakcanary.demo:1.0:1.
com.less.demo.TestActivity has leaked:
GC ROOT static com.less.demo.TestActivity.sContext
leaks com.less.demo.TestActivity instance
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从这段日志可以分析出：声明static后，sContext的生命周期将和Application一样长，Activity即使退出到桌面，Application依然存在->sContext依然存在，GC此时想回收Activity却发现Activity仍然被sContext(GC-ROOT连接着)，导致死活回收不了，内存泄露。

上面的代码改造一下，如下。

public class TestActivity extends Activity {private static View sView;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_test);sView = new View(this);RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);refWatcher.watch(this);}
}
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日志如下

In com.leakcanary.demo:1.0:1.
com.less.demo.TestActivity has leaked:
GC ROOT static com.less.demo.TestActivity.sView
references android.view.View.mContext
leaks com.less.demo.TestActivity instance
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案例四(单例模式导致的内存泄露) DownloadManager

public class DownloadManager {private static DownloadManager instance;private List<DownloadListener> mListeners = new ArrayList<>();public interface DownloadListener {void done();}public static DownloadManager getInstance(){if (instance == null) {instance = new DownloadManager();}return instance;}public void register(DownloadListener downloadListener){if (!mListeners.contains(downloadListener)) {mListeners.add(downloadListener);}}public void unregister(DownloadListener downloadListener){if (mListeners.contains(downloadListener)) {mListeners.remove(downloadListener);}}
}
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TestActivity

public class TestActivity extends Activity implements DownloadManager.DownloadListener{@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_test);DownloadManager.getInstance().register(this);RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);refWatcher.watch(this);}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();// 忘记 unregister// DownloadManager.getInstance().unregister(this);}@Overridepublic void done() {System.out.println("done!");}
}
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 In com.leakcanary.demo:1.0:1.
* com.less.demo.TestActivity has leaked:
* GC ROOT static com.less.demo.DownloadManager.instance
* references com.less.demo.DownloadManager.mListeners
* references java.util.ArrayList.array
* references array java.lang.Object[].[0]
* leaks com.less.demo.TestActivity instance
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错误写法一定导致内存泄露吗？

答案是：否定的。如下案例，有限时间内是可以挽救内存泄露发生的，所以控制好生命周期，其他情况：如单例对象(静态变量)的生命周期比其持有的sContext 的生命周期更长时 ->内存泄露，更短时->躲过内存泄露。

public class TestActivity extends Activity {private static Context sContext;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_test);sContext = this;new Handler().postDelayed(new Runnable() {@Overridepublic void run() {sContext = null; }},1000);// 分别测试1s和12s,前者不会内存泄露，后者一定泄露。所以如果赶在GC之前切断GC_ROOT是可以避免内存泄露的。}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);refWatcher.watch(this);}
}
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Handler 引起的内存泄露详细分析

handler导致的内存泄露可能我们大多数都犯过. 注意以下代码中的注释,非静态内部类虽然持有外部类引用，但是持有并不代表一定泄露，而是看gc时谁的命长。经过测试 **情况(1)**始终没有内存泄露。

为什么会这样，很早阅读Handler源码时候记得这几个货都是互相引用来引用去的，Message有个target字段, message.target = handler; handler.post(message);又把这个message推入了MessageQueue中，而MessageQueue是在一个Looper线程中不断轮询处理消息，而有时候message还是个老不死，能够重复利用。如果当Activity退出时候，还有消息未处理或正在处理，由于message引用handler,handler又引用Activity，此时将引发内存泄露。

public class TestActivity extends Activity {private Handler handler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {super.handleMessage(msg);System.out.println("===== handle message ====");}};@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_test);// (1) 不会导致内存泄露handler.sendEmptyMessageDelayed(0x123,0);// (2) 会导致内存泄露，非静态内部类（包括匿名内部类，比如这个 Handler 匿名内部类）会引用外部类对象 this（比如 Activity）// 当它使用了 postDelayed 的时候，如果 Activity 已经 finish 了，而这个 handler 仍然引用着这个 Activity 就会致使内存泄漏// 因为这个 handler 会在一段时间内继续被 main Looper 持有，导致引用仍然存在.handler.sendEmptyMessageDelayed(0x123, 12000);}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);refWatcher.watch(this);}
}
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com.less.demo.TestActivity has leaked:
* GC ROOT android.view.inputmethod.InputMethodManager$ControlledInputConnectionWrapper.mH
* references com.android.internal.view.IInputConnectionWrapper$MyHandler.mQueue
* references android.os.MessageQueue.mMessages
* references android.os.Message.target , matching exclusion field android.os.Message#target
* references com.less.demo.TestActivity$1.this$0 (anonymous subclass of android.os.Handler)
* leaks com.less.demo.TestActivity instance
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知道了原理后，即使写出易于内存泄露的代码也能够避免内存泄露啦。 上述代码只需在onDestroy()函数中调用mHandler.removeCallbacksAndMessages(null); 在Activity退出的时候的移除消息队列中所有消息和所有的Runnable。

内部类引起的内存泄露

内部类种类大致如下：

非静态内部类(成员内部类)
静态内部类(嵌套内部类)
局部内部类(定义在方法内或者作用域内的类,好似局部变量,所以不能有访问控制符和static等修饰)
匿名内部类(没有名字,仅使用一次new个对象即扔掉类的定义)

为什么非静态内部类持有外部类引用,静态内部类不持有外部引用。

这个问题非常简单，就像 static的方法只能调用static的东西，非static可以调用非static和static的一样。static--> 针对class, 非static->针对对象，我是这么简单理解的。看图：

匿名内部类 将局部内部类的使用再深入一步，假如只创建某个局部内部类的一个对象，就不必命名了。

匿名内部类的类型可以是如下几种方式。

接口匿名内部类
抽象类匿名内部类
类匿名内部类

匿名内部类总结:

其实主要就是类定义一次就失效了，主要使用的是这个类(不知道名字)的实例。根据内部类的特性，能够实现回调和闭包。

JavaScript和Python的回调传递的是fuction,Java传递的是object。 Java中常常用到回调，而回调的本质就是传递一个对象，JavaScript或其他语言则是传递一个函数(如Python，或者C,使用函数指针的方式),由于传递一个对象可以携带其他的一些信息，所以Java认为传递一个对象比传递一个函数要灵活的多(当然java也可以用Method反射对象传递函数)。参考《Java核心技术》

非静态内部类导致内存泄露(前提dog的命长) 下面的案例将导致内存泄露其中private static Dog dog ; 导致Dog的命比TestActivity长，这就糟糕了，但是注意，如果改为private Dog dog ; 即使Dog是非静态内部类，也不会导致内存泄露，要死也是Dog先死,毕竟Dog是TestActivity的家庭成员，开挂也得看主人。

public class TestActivity extends Activity {private static Dog dog ;class Dog {public void say(){System.out.println("I am lovely dog!");}}@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_test);dog = new Dog();}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);refWatcher.watch(this);}
}
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In com.leakcanary.demo:1.0:1.
* com.less.demo.TestActivity has leaked:
* GC ROOT static com.less.demo.TestActivity.dog
* references com.less.demo.TestActivity$Dog.this$0
* leaks com.less.demo.TestActivity instance
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哪些内部类或者回调函数是否持有外部类对象？ 一个反射案例说明一切

/*** 作者: limitless* 描述: 一个案例测试所有类型内部类对外部类对象的持有情况* 网站: https://github.com/wangli0*/
public class Main {/* 持有外部类引用 */private IAppListener mAppListener = new IAppListener() {private String name;@Overridepublic void done() {System.out.println("匿名内部类对象作为成员变量");}};/* 未持有 */private static IAppListener sAppListener = new IAppListener() {private String name;@Overridepublic void done() {System.out.println("匿名内部类对象作为static成员变量");}};public static void main(String args[]) {Main main = new Main();main.test1();main.test2();main.test3();// test3 《=》test4main.test4();main.test5();main.test6();}class Dog {private String name;}/* 持有外部类引用 */public void test1(){Dog dog = new Dog();getAllFieldName(dog.getClass());}static class Cat {private String name;}/* 未持有 */private void test2() {Cat cat = new Cat();getAllFieldName(cat.getClass());}/* 持有外部类引用 */private void test3() {class Monkey{String name;}Monkey monkey = new Monkey();getAllFieldName(monkey.getClass());}/* 持有外部类引用 */private void test4() {// 常用作事件回调的地方(有可能引起内存泄露)IAppListener iAppListener = new IAppListener() {private String name;@Overridepublic void done() {System.out.println("匿名内部类");}};getAllFieldName(iAppListener.getClass());}/* 持有外部类引用 */private void test5() {getAllFieldName(mAppListener.getClass());}/* 未持有 */private void test6() {getAllFieldName(sAppListener.getClass());}private void getAllFieldName(Class<?> clazz) {System.out.println("className: ======> " + clazz.getSimpleName());Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();for (Field field : fields) {System.out.println(field.getName());}}
}复制代码

上述结果足够说明，即使是方法内的回调对象也是持有外部类引用的，那么虽然作用域是局部的，也有存在内存泄露的可能。我多次强调 持有某对象 不代表一定泄露，看的是谁命长。回调在Android开发过程中几乎处处可见，如果持有就会内存泄露的话，那几乎就没法玩了。一般情况下，我们常常设置某个方法内的xx.execute(new Listener(){xx});是不会导致内存泄露的，这个方法执行完，局部作用域就失效了。但是如果在execute(listener);过程中，某个单例模式的对象突然引用了这个listener对象，那么就会导致内存泄露。

下面用实例证明我的想法 TestActivity

public class TestActivity extends Activity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_test);Task task = new Task();task.execute(new ICallback() {@Overridepublic void done() {System.out.println("下载完成！");}});}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);refWatcher.watch(this);}
}复制代码

Task

public class Task {public void execute(ICallback iCallback) {DownloadManager.getInstance().execute(iCallback);}
}
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DownloadManager

public class DownloadManager {public static DownloadManager instance;private ICallback mICallback;public static DownloadManager getInstance(){if (instance == null) {instance = new DownloadManager();}return instance;}public void execute(ICallback iCallback) {this.mICallback = iCallback;// 反例，千万不要这么做，将导致内存泄露,如果注释掉这行，内存泄露不会发生iCallback.done();}
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这足以证明我的想法是正确的，Callback的不巧当使用同样会导致内存泄露 的发送。

总结

如果某些单例需要使用到Context对象，推荐使用Application的context，不要使用Activity的context，否则容易导致内存泄露。单例对象的生命周期和Application一致，这样Application和单例对象就一起销毁。
优先使用静态内部类而不是非静态的,因为非静态内部类持有外部类引用可能导致垃圾回收失败。如果你的静态内部类需要宿主Activity的引用来执行某些东西，你要将这个引用封装在一个WeakReference中，避免意外导致Activity泄露,被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收 只被弱引用关联 的对象，只被说明这个对象本身已经没有用处了。

public class TestActivity extends Activity {private MyHandler myHandler = new MyHandler(this);@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_test);}static class MyHandler extends Handler {private WeakReference<Activity> mWeakReference;public MyHandler(Activity activity){mWeakReference = new WeakReference<Activity>(activity);}@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {super.handleMessage(msg);Toast.makeText(mWeakReference.get(), "xxxx", Toast.LENGTH_LONG).show();Log.d("xx", mWeakReference.get().getPackageName());}}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();RefWatcher refWatcher = App.getRefWatcher(this);refWatcher.watch(this);}
}
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