leakCanary原理
一、面试中的问题
一般的中高级面试,都会问到性能优化,内存优化问题,而说到内存问题就肯定会问到内存泄漏问题,而一般的求职者二话不说,直接就上LeakCanary
,
紧接着肯定是问:那你知道LeakCanary
的原理是什么吗?
可能还会问:你知道LeakCanary
使用到的Idle机制吗?
二、分析LeakCanary原理
LeakCanary的集成非常简单,添加依赖,然后在Application主要是LeakCanary.install(this);
这一句代码,不明白的看文档
LeakCanary
那接下来我们直接看install
方法干了什么。
public static RefWatcher install(Application application) {return refWatcher(application).listenerServiceClass(DisplayLeakService.class).excludedRefs(AndroidExcludedRefs.createAppDefaults().build()).buildAndInstall();}
直接看最后的 .buildAndInstall(),发现 install 就是构建了一个 RefWatcher 。
public RefWatcher buildAndInstall() {...RefWatcher refWatcher = build();if (refWatcher != DISABLED) {if (watchActivities) {// 检测Activity内存泄漏的方式ActivityRefWatcher.install(context, refWatcher);}if (watchFragments) {// 检测Fragment内存泄漏的方式FragmentRefWatcher.Helper.install(context, refWatcher);}}LeakCanaryInternals.installedRefWatcher = refWatcher;return refWatcher;}
我们选择检测Activity内存泄漏的例子,看下对应处理 ActivityRefWatcher.install(context, refWatcher);
public static void install(Context context, RefWatcher refWatcher) {Application application = (Application) context.getApplicationContext();// 创建一个 ActivityRefWatcherActivityRefWatcher activityRefWatcher = new ActivityRefWatcher(application, refWatcher);// 从application的registerActivityLifecycleCallbacks接口中,获取到Activity的生命周期回调,并传给 refWatcher。application.registerActivityLifecycleCallbacks(activityRefWatcher.lifecycleCallbacks);}private final Application.ActivityLifecycleCallbacks lifecycleCallbacks =new ActivityLifecycleCallbacksAdapter() {@Override public void onActivityDestroyed(Activity activity) {refWatcher.watch(activity);}};
application.registerActivityLifecycleCallbacks
这里就是重点了,监听Activity生命周期,然后在 onActivityDestroyed
回调中调用 refWatcher.watch(activity)。
然后继续跟:
private final Set<String> retainedKeys;
private final ReferenceQueue<Object> queue;
...
public void watch(Object watchedReference) {watch(watchedReference, "");}public void watch(Object watchedReference, String referenceName) {...final long watchStartNanoTime = System.nanoTime();String key = UUID.randomUUID().toString();retainedKeys.add(key);final KeyedWeakReference reference =new KeyedWeakReference(watchedReference, key, referenceName, queue);//重点ensureGoneAsync(watchStartNanoTime, reference);}
watchedReference
是传过来的 activity
retainedKeys
是一个Set,用来记录每一个加入检测的对象的key
queue
:ReferenceQueue<Object> 引用队列
KeyedWeakReference
继承 WeakReference,保存key和 name,
name传的是空字符串符,可以忽略。
我们来看下 KeyedWeakReference :
final class KeyedWeakReference extends WeakReference<Object> {public final String key;public final String name;KeyedWeakReference(Object referent, String key, String name,ReferenceQueue<Object> referenceQueue) {super(checkNotNull(referent, "referent"), checkNotNull(referenceQueue, "referenceQueue"));this.key = checkNotNull(key, "key");this.name = checkNotNull(name, "name");}
}
这里有一个重要知识点,很多文章都没有说到:
弱引用和引用队列搭配使用,如果弱引用持有的对象被回收,Java 虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。也就是说如果
KeyedWeakReference
持有的Activity
对象被回收,该KeyedWeakReference
就会加入到引用队列 queue 中。反过来说,就是如果引用队列 queue 中包含该KeyedWeakReference,则表示 KeyedWeakReference
持有的对象已经被回收了。
LeakCanary
就是利用这个原理。
然后呢,创建了弱引用之后,就调用了 ensureGoneAsync()
方法。
private void ensureGoneAsync(final long watchStartNanoTime, final KeyedWeakReference reference) {watchExecutor.execute(new Retryable() {@Override public Retryable.Result run() {return ensureGone(reference, watchStartNanoTime);}});}
这个 watchExecutor
的实现类是 AndroidWatchExecutor
,看看AndroidWatchExecutor#execute
方法:
@Override public void execute(Retryable retryable) {if (Looper.getMainLooper().getThread() == Thread.currentThread()) {//主线程中执行 ensureGone() 任务waitForIdle(retryable, 0);} else {//子线程中执行 ensureGone() 任务postWaitForIdle(retryable, 0);}}
为什么不直接分析 ensureGone
方法,因为这里有个小知识点,看 waitForIdle()
方法:
private void waitForIdle(final Retryable retryable, final int failedAttempts) {// 下面的代码,需要在主线程中调用Looper.myQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() {@Override public boolean queueIdle() {//延时任务postToBackgroundWithDelay(retryable, failedAttempts);return false;}});}
Looper.myQueue().addIdleHandler
会将一个任务添加到主线程消息队列的一个mIdleHandlers
列表里,handler在消息队列中取不到消息时,也就是Handler
空闲的时候,会去mIdleHandlers
列表里取出任务执行。
主线程空闲时候执行这个任务,具体干了什么呢?
postToBackgroundWithDelay
,顾名思义,后台延时处理:
private void postToBackgroundWithDelay(final Retryable retryable, final int failedAttempts) {long exponentialBackoffFactor = (long) Math.min(Math.pow(2, failedAttempts), maxBackoffFactor);long delayMillis = initialDelayMillis * exponentialBackoffFactor;backgroundHandler.postDelayed(new Runnable() {@Override public void run() {Retryable.Result result = retryable.run();if (result == RETRY) {postWaitForIdle(retryable, failedAttempts + 1);}}}, delayMillis);}
这里的延时时间delayMillis跟过去是一个常量,5秒,
也就是主线程空闲5秒后在后台线程执行 ensureGone()
方法。
重点来了,接下来我们来看一下 ensureGone()
方法:
Retryable.Result ensureGone(final KeyedWeakReference reference, final long watchStartNanoTime) {long gcStartNanoTime = System.nanoTime();long watchDurationMs = NANOSECONDS.toMillis(gcStartNanoTime - watchStartNanoTime);//注释1, 移除弱引用 并移除 Set中对应的 keyremoveWeaklyReachableReferences();//注释2,为true表示 reference 对应的key已经不存在了,即reference被成功回收了,也即没有发生泄露if (gone(reference)) {return DONE;}//注释3,否则 gone(reference) == false,表示 reference 对应的key还存在,即reference还没有被回收,可能是垃圾回收器没有及时回收,手动触发GcgcTrigger.runGc();// 继续移除引用removeWeaklyReachableReferences();//注释4,如果此时 gone(reference) == false,表示 reference 还没有被回收,那就是内存泄漏了。if (!gone(reference)) {long startDumpHeap = System.nanoTime();long gcDurationMs = NANOSECONDS.toMillis(startDumpHeap - gcStartNanoTime);File heapDumpFile = heapDumper.dumpHeap();if (heapDumpFile == RETRY_LATER) {// Could not dump the heap.return RETRY;}long heapDumpDurationMs = NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - startDumpHeap);// 注释5,接下来得到一个内存快照,并在 leakCanary 进程中,通过 第三方库 HAHA ,并结合 GC root,对得到的内存快照 .hprof 进行分析,最终得出导致内存泄漏的引用链。HeapDump heapDump = heapDumpBuilder.heapDumpFile(heapDumpFile).referenceKey(reference.key).referenceName(reference.name).watchDurationMs(watchDurationMs).gcDurationMs(gcDurationMs).heapDumpDurationMs(heapDumpDurationMs).build();heapdumpListener.analyze(heapDump);}return DONE;}
如何判断内存泄漏的几个步骤
1. removeWeaklyReachableReferences
private void removeWeaklyReachableReferences() {KeyedWeakReference ref;// 当我们调用它的poll()方法的时候,如果这个队列中不是空队列,那么将返回队列前面的那个Reference对象。// 如果引用队列中是空的,没有Activity对象被回收。// 如果引用队列不为空,则清空引用队列while ((ref = (KeyedWeakReference) queue.poll()) != null) {retainedKeys.remove(ref.key);}}
遍历引用队列,如果queue里面不为空,说明activity被回收了,并在retainedKeys中移除对应的key(引用被回收,则移除key);反之,queue为空,则说明没有引用被回收。
2. gone(reference)
private boolean gone(KeyedWeakReference reference) {return !retainedKeys.contains(reference.key);
}
上面说了“引用被回收则移除key”,那么如果retainedKeys中有对应的key,就说明对象没有被回收。
3. gcTrigger.runGc();
上面分析过 ensureGone
方法是在Activity退出后,主线程空闲时,再过5秒才执行,所以对象没有被回收,不一定就是内存泄漏,对象此时可能已经没有被引用了,正在等待下一次垃圾回收,所以手动触发GC,然后再重复 1和2 的操作,如果对象仍然没被回收,说明真的内存泄漏了。
4. 判断内存泄漏后的处理
if (!gone(reference)) {...}
dump 出堆中的对象,用到HAHA
这个库,采用可达性分析算法啥的,包括分析到哪个对象引起的内存泄漏,弹出通知,这些就不是本篇重点了,大家有兴趣可以自己去看。
5. 接下来得到一个内存快照,并在 leakCanary 进程中,通过 第三方库 HAHA ,并结合 GC root,对得到的内存快照 .hprof 进行分析,最终得出导致内存泄漏的引用链。
总结,回答面试中的问题:
LeakCanary
的原理是什么?(针对Activity来说)
LeakCanary
通过监听Activity生命周期,在Activity onDestroy的时候,创建一个弱引用,key跟当前Activity绑定,将key保存到set里面,并且关联一个引用队列,然后在主线程空闲5秒后,开始检测是否内存泄漏,具体检测步骤:
1:判断引用队列中是否有该Activity的引用,有则说明Activity被回收了,移除Set里面对应的key。
2:判断Set里面是否有当前要检测的Activity的key,如果没有,说明Activity对象已经被回收了,没有内存泄漏。如果有,只能说明Activity对象还没有被回收,可能此时已经没有被引用,不一定是内存泄漏。
3:手动触发GC,然后重复1和2操作,确定一下是不是真的内存泄漏。
你知道LeakCanary
中的Idle机制吗?
在Activity onDestroy的时候,
LeakCanary
并没有马上去执行检测任务,而是将任务添加到消息队列的一个idle任务列表里,然后当Handler 在消息队列中获取不到消息,也就是主线程空闲的时候,会去idle任务列表里取任务出来执行。
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