OOM目錄.png

什么是OOM瓤湘？

OOM全稱為OutOfMemoryError，解釋為內(nèi)存溢出恩尾，是Android開(kāi)發(fā)中常見(jiàn)的一種錯(cuò)誤弛说，這種錯(cuò)誤在線上Crash中占比很大一部分，不像NullPointException似的容易定位問(wèn)題翰意，OOM解決起來(lái)相對(duì)于一般的Exception或者Error都要難一些木人，主要是由于錯(cuò)誤產(chǎn)生的root cause不是很顯而易見(jiàn)。
在分析OOM之前冀偶，先回顧一下Java的內(nèi)存區(qū)域醒第，根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范》的規(guī)定，運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)通常包括這幾個(gè)部分：程序計(jì)數(shù)器(Program Counter Register)进鸠、Java棧(VM Stack)稠曼、本地方法棧(Native Method Stack)、方法區(qū)(Method Area)堤如、堆(Heap)蒲列。

java內(nèi)存區(qū)域.jpg

在Java虛擬機(jī)規(guī)范的描述中，除了程序計(jì)數(shù)器外搀罢，虛擬機(jī)內(nèi)存的其他幾個(gè)運(yùn)行時(shí)區(qū)域都有發(fā)生OOM的異郴柔可能。

導(dǎo)致OOM的原因

Android系統(tǒng)中榔至，OutOfMemoryError這個(gè)錯(cuò)誤是怎么被系統(tǒng)拋出的抵赢？下面基于Android6.0的代碼進(jìn)行簡(jiǎn)單分析：

Android源碼拋異常處.png

1. heap.cc是在Android中需要分配的內(nèi)存大于可用的內(nèi)存會(huì)導(dǎo)致OOM姑蓝，其最大內(nèi)存ActivityManager.getMemoryClass()獲得，這也是Android中最常見(jiàn)的OOM類型媳叨，會(huì)拋出異常信息万牺。

void Heap::ThrowOutOfMemoryError(Thread* self, size_t byte_count, AllocatorType allocator_type)
拋出時(shí)的錯(cuò)誤信息：
    oss << "Failed to allocate a " << byte_count << " byte allocation with " << total_bytes_free  << " free bytes and " << PrettySize(GetFreeMemoryUntilOOME()) << " until OOM";

2. thread.cc文件是創(chuàng)建線程時(shí)拋出的OOM錯(cuò)誤，且有多種錯(cuò)誤信息邢享，主要的流程如圖所示鹏往，有四個(gè)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生異常信息。

   
   
   線程創(chuàng)建過(guò)程.png

創(chuàng)建JNI失敗

創(chuàng)建JNIEnv可以歸為兩個(gè)步驟：
第一步創(chuàng)建匿名共享內(nèi)存時(shí)骇塘，需要打開(kāi)/dev/ashmem文件伊履，所以需要一個(gè)FD（文件描述符）。此時(shí)款违，如果創(chuàng)建的FD數(shù)已經(jīng)達(dá)到上限唐瀑，則會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)建JNIEnv失敗，拋出錯(cuò)誤信息如下：

E/art: ashmem_create_region failed for 'indirect ref table': Too many open files
 java.lang.OutOfMemoryError: Could not allocate JNI Env
   at java.lang.Thread.nativeCreate(Native Method)
   at java.lang.Thread.start(Thread.java:730)

第二步調(diào)用mmap時(shí)插爹，如果進(jìn)程虛擬內(nèi)存地址空間耗盡哄辣，也會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)建JNIEnv失敗，拋出錯(cuò)誤信息如下：

E/art: Failed anonymous mmap(0x0, 8192, 0x3, 0x2, 116, 0): Operation not permitted. See process maps in the log.
java.lang.OutOfMemoryError: Could not allocate JNI Env
  at java.lang.Thread.nativeCreate(Native Method)
  at java.lang.Thread.start(Thread.java:1063)

創(chuàng)建線程失敗

創(chuàng)建線程也可以歸納為兩個(gè)步驟：
第一步分配棧內(nèi)存失敗是由于進(jìn)程的虛擬內(nèi)存不足赠尾，拋出錯(cuò)誤信息如下：

W/libc: pthread_create failed: couldn't allocate 1073152-bytes mapped space: Out of memory
W/tch.crowdsourc: Throwing OutOfMemoryError with VmSize  4191668 kB "pthread_create (1040KB stack) failed: Try again"
java.lang.OutOfMemoryError: pthread_create (1040KB stack) failed: Try again
        at java.lang.Thread.nativeCreate(Native Method)
        at java.lang.Thread.start(Thread.java:753)

第二步clone方法失敗是因?yàn)榫€程數(shù)超出了限制力穗，拋出錯(cuò)誤信息如下：

W/libc: pthread_create failed: clone failed: Out of memory
W/art: Throwing OutOfMemoryError "pthread_create (1040KB stack) failed: Out of memory"
java.lang.OutOfMemoryError: pthread_create (1040KB stack) failed: Out of memory
  at java.lang.Thread.nativeCreate(Native Method)
  at java.lang.Thread.start(Thread.java:1078)

如何排查OOM

常用的OOM檢測(cè)工具介紹：

在分析清楚OOM產(chǎn)生的原因之后，可以根據(jù)堆棧信息的特征來(lái)確定這是哪一個(gè)類型的OOM杉编，根據(jù)以上的異吵可以定位產(chǎn)生異常的原因。

1. 線程數(shù)量超出限制
   對(duì)于這類異常邓馒，是proc/pid/status中記錄的線程數(shù)（threads項(xiàng)）突破/proc/sys/kernel/threads-max中規(guī)定的最大線程數(shù)嘶朱，或者虛擬內(nèi)存耗盡導(dǎo)致的，通過(guò)Thread.getAllStackTraces()可以得到進(jìn)程中的所有線程以及對(duì)應(yīng)的堆棧信息光酣，就可以定位到到這類線程的創(chuàng)建時(shí)機(jī)疏遏，就能知道問(wèn)題所在。如果線程是有自定義名稱的救军，那么直接就可以在代碼中搜索到創(chuàng)建線程的位置财异，從而定位問(wèn)題，如果線程創(chuàng)建時(shí)沒(méi)有指定名稱唱遭，那么就需要通過(guò)該線程的堆棧信息來(lái)輔助定位戳寸。

2.FD數(shù)量超出限制
在/proc/pid/limits描述著Linux系統(tǒng)對(duì)對(duì)應(yīng)進(jìn)程的限制，其中Max open files就代表可創(chuàng)建FD的最大數(shù)目拷泽。進(jìn)程中創(chuàng)建的FD記錄在/proc/pid/fd中疫鹊，可以得到FD的信息袖瞻。然后可以查出FD指向的文件，有可能是Socket拆吆，F(xiàn)ile聋迎，就可以在代碼中定位到出問(wèn)題的代碼。

3.Java堆溢出
堆內(nèi)存分配失敗枣耀，是Android最常見(jiàn)的OOM霉晕，通常說(shuō)明進(jìn)程中大部分的內(nèi)存已經(jīng)被占用了，且不能被垃圾回收器回收奕枢，一般來(lái)說(shuō)此時(shí)內(nèi)存占用都存在一些問(wèn)題娄昆，例如內(nèi)存泄漏等。要想定位到問(wèn)題所在缝彬，就需要知道進(jìn)程中的內(nèi)存都被哪些對(duì)象占用，以及這些對(duì)象的引用鏈路哺眯。而這些信息都可以在Java內(nèi)存快照文件中得到谷浅，調(diào)用Debug.dumpHprofData(String fileName)函數(shù)就可以得到當(dāng)前進(jìn)程的Java內(nèi)存快照文件（即HPROF文件），然后可以通過(guò)MAT工具進(jìn)行分析奶卓，根據(jù)GC root的調(diào)用鏈一疯，找到占用內(nèi)存的對(duì)象，然后定位到代碼的位置夺姑。

Android開(kāi)發(fā)中有一個(gè)庫(kù)LeakCanary墩邀，可以用來(lái)自動(dòng)分析Activity泄漏，主要的原理是

• 當(dāng)一個(gè)Activity Destory之后盏浙，將它放在一個(gè)WeakReference弱引用中中
• 把這個(gè)WeakReference關(guān)聯(lián)到一個(gè)ReferenceQueue
• 查看ReferenceQueue中是否存在Activity的引用
• 如果Activity泄露了眉睹，就Dump出heap信息，然后去分析內(nèi)存泄露的路徑

如何避免OOM

在實(shí)踐中有什么方法來(lái)減少OOM的出現(xiàn)呢废膘？總結(jié)下來(lái)大概分下面幾個(gè)方面：

• 減小對(duì)象的內(nèi)存占用
• 內(nèi)存對(duì)象的重復(fù)使用
• 避免對(duì)象的內(nèi)存泄漏
• 內(nèi)存使用策略優(yōu)化

減小對(duì)象的內(nèi)存占用

1. 使用更加輕量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
   使用ArrayMap/SparseArray替代HashMap等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)竹海。
   ArrayMap是Android系統(tǒng)專為移動(dòng)操作系統(tǒng)編寫(xiě)的容器，在大多數(shù)情況下丐黄，比HashMap效率更高斋配，占用內(nèi)存更少。
   SparseArray更加高效在于它們避免了對(duì)key和value的autobox自動(dòng)裝箱灌闺，并且避免了裝箱后的解箱艰争。
2. 避免在Android里面使用Enum
   Android官方說(shuō)明”Enums often require more than twice as much memory as static constants. You should strictly avoid using enums on Android.“，所以應(yīng)避免在Android里面使用枚舉桂对。
3. 減小Bitmap對(duì)象的內(nèi)存占用
   Bitmap是一個(gè)極容易消耗內(nèi)存的大胖子甩卓，減小創(chuàng)建處理的Bitmap的內(nèi)存占用是很重要的，通常來(lái)說(shuō)有下面2個(gè)措施：
   inSampleSize：縮放比例接校，在把圖片載入內(nèi)存之前猛频，我們需要先計(jì)算出一個(gè)合適的縮放比例狮崩，避免不必要的大圖載入。
   decode format：解碼格式鹿寻，選擇ARGB_8888/RGB_565/ARGB_4444/ALPHA_8睦柴，存在很大差異。
4. 使用更小的圖片
   對(duì)應(yīng)資源圖片毡熏，要特別留意這張圖片是否存在可壓縮的空間坦敌，是否可以使用一張更小的圖片。盡量使用更小的圖片不僅僅可以減少內(nèi)存的使用痢法，還可以避免出現(xiàn)大量的InflationException狱窘。假設(shè)有一張很大的圖片被XML文件直接引用，很有可能在初始化視圖的時(shí)候會(huì)因?yàn)閮?nèi)存不足而發(fā)生InflationException财搁，這個(gè)問(wèn)題的根本原因其實(shí)是發(fā)生了OOM蘸炸。

內(nèi)存對(duì)象的重復(fù)使用

1. 注意在ListView/GridView等出現(xiàn)大量重復(fù)子組件的視圖里面對(duì)ConvertView的復(fù)用
2. Bitmap對(duì)象的復(fù)用
   在RecyclerView、ListView尖奔、GridView等顯示大量圖片的控件里面需要使用LRU機(jī)制來(lái)緩存處理好的Bitmap搭儒。
   利用inBitmap的高級(jí)特性提高Android系統(tǒng)在Bitmap分配與釋放執(zhí)行效率上的提升。
3. 避免在onDraw方法里面執(zhí)行對(duì)象的創(chuàng)建
   類似onDraw等頻繁調(diào)用的方法提茁，一定需要注意避免在這里做創(chuàng)建對(duì)象的操作淹禾，因?yàn)樗鼤?huì)迅速增加內(nèi)存的使用，而且很容易引起頻繁的GC茴扁，甚至是內(nèi)存抖動(dòng)铃岔。
4. StringBuilder
   當(dāng)代碼中需要使用到大量的字符串拼接操作，就有必要考慮使用StringBuilder來(lái)代替頻繁的”+“峭火。

避免對(duì)象的內(nèi)存泄漏

1. 注意Activity的泄漏
   通常來(lái)說(shuō)毁习，Activity的泄漏是內(nèi)存泄漏里面最為嚴(yán)重的問(wèn)題，它占用的內(nèi)存最多躲胳，影響面廣蜓洪。
   導(dǎo)致Activity泄漏的兩種情況：
   內(nèi)部類引用導(dǎo)致Activity的泄漏
   Activity Context被傳遞到其他實(shí)例中，這可能導(dǎo)致自身被引用而發(fā)生泄漏坯苹。
2. 考慮使用Application Context而不是Activity Context
   對(duì)于大部分非必須使用Activity Context的情況（Dialog的Context就必須是Activity Context）隆檀，都可以考慮使用Application Context而不是Activity的Context，這樣就可以避免不經(jīng)意的Activity泄漏粹湃。
3. 注意臨時(shí)Bitmap對(duì)象的及時(shí)回收
   臨時(shí)創(chuàng)建的某個(gè)相對(duì)比較大的bitmap對(duì)象恐仑，在經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換得到新的bitmap對(duì)象之后，應(yīng)該盡快回收原始的bitmap为鳄，這樣能夠更快釋放原始bitmap所占用的空間裳仆。
4. 注意監(jiān)聽(tīng)器的注銷
   在Android程序里面存在很多需要register和unregister的監(jiān)聽(tīng)器，需要確保在合適的時(shí)候及時(shí)unregister那些監(jiān)聽(tīng)器孤钦。手動(dòng)add的listener歧斟，需要記得及時(shí)remove這個(gè)listener纯丸。
5. 注意緩存容器中的對(duì)象泄漏
   如果容器是靜態(tài)或者全局的，那么對(duì)于里面存放的對(duì)象要及時(shí)remove静袖。
6. 注意WebView的泄漏
   Android中WebView存在很大的兼容性問(wèn)題觉鼻，需要再合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行銷毀。
7. 注意Cursor對(duì)象是否及時(shí)關(guān)閉
   對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的Cursor队橙，如果沒(méi)有及時(shí)關(guān)閉就會(huì)造成泄漏坠陈。

內(nèi)存使用策略優(yōu)化

1. Try catch 某些大內(nèi)存的操作
   在某些情況下，我們需要事先評(píng)估那些可能發(fā)生OOM的代碼捐康，對(duì)于這些可能發(fā)生OOM的代碼仇矾，加入catch機(jī)制，可以考慮在catch里面嘗試一次降級(jí)的內(nèi)存分配操作解总。例如decode bitmap的時(shí)候贮匕，catch到OOM，可以嘗試把采樣比例再增加一倍之后倾鲫，再次嘗試decode粗合。
2. 謹(jǐn)慎使用static 對(duì)象
   static是Java中的一個(gè)關(guān)鍵字，當(dāng)用它來(lái)修飾成員變量時(shí)乌昔，那么該變量就屬于該類，而不是該類的實(shí)例壤追。 不少程序員喜歡用static這個(gè)關(guān)鍵字修飾變量磕道，因?yàn)樗沟米兞康纳芷诖蟠笱娱L(zhǎng)啦，并且訪問(wèn)的時(shí)候行冰，也極其的方便溺蕉，用類名就能直接訪問(wèn)，各個(gè)資源間 傳值也極其的方便悼做，所以疯特，它經(jīng)常被我們使用。但如果用它來(lái)引用一些資源耗費(fèi)過(guò)多的實(shí)例（Context的情況最多）肛走，這時(shí)就要謹(jǐn)慎對(duì)待了漓雅。
3. 特別留意單例模式的不合理持有
4. 優(yōu)化布局層次，減少內(nèi)存消耗
   越扁平化的視圖布局朽色，占用的內(nèi)存就越少邻吞，效率越高。我們需要盡量保證布局足夠扁平化葫男，當(dāng)使用系統(tǒng)提供的View無(wú)法實(shí)現(xiàn)足夠扁平的時(shí)候考慮使用自定義View來(lái)達(dá)到目的抱冷。

參考鏈接

Android OOM 分析
Probe：Android線上OOM問(wèn)題定位組件