應用在開發(fā)過程中，可能會因為API使用錯誤时捌、變量未及時釋放怒医、異常頻繁創(chuàng)建/釋放內(nèi)存等情況引發(fā)各種內(nèi)存問題。

華為官方提供了多種方案來方便各位開發(fā)者分析解決內(nèi)存相關(guān)問題奢讨，比如Allocation （獲取native調(diào)用棧profiler）稚叹、SnapShot、ASan拿诸、HWASan扒袖，本文重點對這些工具的特點做些說明，同時結(jié)合實際案例對這些工具的應用做進一步講解亩码。

(1)Allocation的應用

Allocation是DevEco Studio 開發(fā)工具的 Profiler提供的內(nèi)存場景分析工具季率，開發(fā)過程中可以使用Allocation來分析應用或服務在運行時的內(nèi)存分配及使用情況，識別和定位內(nèi)存泄漏蟀伸、內(nèi)存抖動以及內(nèi)存溢出等問題蚀同，對應用或服務的內(nèi)存使用進行優(yōu)化。

調(diào)試方式

打開 DevEco Studio 找到 Profiler啊掏，DevEco Profiler提供Launch蠢络、ArkUI、Frame迟蜜、Concurrency刹孔、ArkWeb、Network、Time髓霞、Allocation卦睹、Snapshot、CPU等場景化分析任務類型方库，在設備列表中選擇設備（目前只支持真機）结序，在進程列表中選擇要調(diào)測的應用，選擇Allocation并點擊Create Session即可創(chuàng)建一次會話纵潦。右側(cè)任務分析窗口可以選擇Memory徐鹤、Native Allocation具體分析。

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Memory泳道

可以看到Memory泳道包含三個標識：PSS代表進程獨占內(nèi)存和按比例分配共享庫占用內(nèi)存之和邀层，RSS是進程獨占內(nèi)存和相關(guān)共享庫占用內(nèi)存之和返敬，USS代表進程獨占內(nèi)存。

在右邊錄制詳情區(qū)域寥院，工具控制欄上有很多小圖標劲赠，鼠標放上去會有一些功能提示，可以添加一些錄制選項秸谢，各泳道區(qū)域也有下拉框選項凛澎，下拉選擇不同的設置可以調(diào)整錄制功能。

單擊任務窗口左上角的 钮追，啟動錄制预厌，也可以選擇左側(cè)的任務列表中的阿迈，啟動錄制后元媚，等待任務狀態(tài)由“initializing”變?yōu)椤皉ecording”。錄制過程中整個DevEco Profiler不能再點擊其他的模板進行操作苗沧，如果想錄制其他模板可以結(jié)束本次錄制重新選擇其他模板開始錄制刊棕。

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錄制過程中，右側(cè)任務分析窗口顯示未recording狀態(tài)待逞，先要結(jié)束此次錄制時甥角，點擊左側(cè)Allocation按鈕的stop按鈕即可，結(jié)束錄制之后可以看到當前session的各個不同內(nèi)存類型對應的變化情況识樱。

默認展示其中的五個子泳道嗤无，如要顯示其他子泳道，可以點擊主泳道的options標簽并勾選其他泳道來查看怜庸。

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選擇具體的子泳道可以在details模塊看到不同的時間點当犯，對應的內(nèi)存值變化情況，方便開發(fā)者進一步定位問題割疾。

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特別提示：

● 由于隱私安全政策嚎卫，已上架應用市場的應用不支持錄制此泳道。

● 建議避免同時錄制ArkTS Allocation及Native Allocation泳道宏榕，避免影響分析準確性拓诸。

Native Allocation泳道

Native Allocation泳道主要顯示具體的Native內(nèi)存分配情況侵佃，包括靜態(tài)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、分配棧、每層函數(shù)棧消耗的Native內(nèi)存等信息抽活。由于隱私安全政策墩新，已上架應用市場的應用不支持錄制此泳道。通過操作對應的options同樣可以選擇展示的類型首有，框選子泳道后顯示具體的內(nèi)存分配，包括靜態(tài)統(tǒng)計數(shù)據(jù)枢劝、分配棧等井联。

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如下圖所示，為選中Native Allocation后的某種展示場景您旁。

● Statistics顯示該段時間內(nèi)的靜態(tài)分配情況烙常。包括分配方式（Malloc或Mmap）、總分配內(nèi)存大小鹤盒、總分配次數(shù)蚕脏、尚未釋放的內(nèi)存大小、尚未釋放次數(shù)侦锯、已釋放的內(nèi)存大小驼鞭、已釋放次數(shù)。

點擊任意對象上的跳轉(zhuǎn)按鈕尺碰，可跳轉(zhuǎn)至此類對象的詳細占用/分配信息挣棕。當前統(tǒng)計模式下不支持跳轉(zhuǎn)。

● Call Trees頁簽顯示線程的內(nèi)存分配棧情況亲桥。包括函數(shù)地址或符號洛心、分配大小、占比以及函數(shù)棧幀的類別等题篷。單擊任一行棧幀词身，“More”區(qū)域?qū)@示經(jīng)過該棧幀的分配內(nèi)存最大的調(diào)用棧。

● Allocations List顯示內(nèi)存分配的詳細信息番枚。包括內(nèi)存塊起始地址法严、時間戳、當前活動狀態(tài)葫笼、大小深啤、調(diào)用的庫、調(diào)用庫的具體函數(shù)渔欢、事件類型（與Statistics頁簽的分配方式對應）等墓塌。

針對詳情面板中所展示的函數(shù)棧幀信息（如下圖所示），雙擊棧幀結(jié)點，工具便會在編輯器中打開相關(guān)源碼文件苫幢，并定位到對應行號访诱。此功能正常使用的前提是用于抓取性能數(shù)據(jù)的應用，是在DevEco Studio所在的開發(fā)環(huán)境中編譯韩肝，且相關(guān)源文件位置并未改變触菜。

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值得注意的是，上圖對應的category列表標識調(diào)用棧的類型哀峻，從語言層面分為ArkTS涡相、NAPI以及Native，從歸屬層面分為開發(fā)者代碼以及系統(tǒng)代碼（如下圖所示）剩蟀。從這兩個方面可以將調(diào)用棧類型歸類如下：

ArkTS：程序正在執(zhí)行ArkTS代碼催蝗；

NAPI：程序正在運行的NAPI代碼；

Native：程序正在執(zhí)行的Native代碼育特；其中每一個類型的亮色和灰色分別代表開發(fā)者和系統(tǒng)的代碼丙号。

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Native Allocation泳道的內(nèi)存狀態(tài)信息可以進一步過濾和篩選。選中Native Allocation后缰冤，details底部有兩個默認過濾條件All Allocations犬缨、Native Size。

● All Allocations（默認狀態(tài)）：詳情區(qū)域展示當前框選時間段內(nèi)的所有內(nèi)存分配信息

● Created & Existing：詳情區(qū)域展示當前框選時間段內(nèi)分配未釋放的內(nèi)存棉浸。

● Created & Released：詳情區(qū)域展示當前框選時間段內(nèi)分配已釋放的內(nèi)存怀薛。

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Native Size：詳情區(qū)域按照對象的原生內(nèi)存進行展示。

● Native Library：詳情區(qū)域按照對象的so庫進行展示迷郑。

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此外枝恋，在“Native Allocation”泳道的“Allocations List”頁簽中還可以通過so庫名稱進行篩選、搜索關(guān)鍵詞篩選三热、內(nèi)存分配堆棧進行篩選鼓择，此處不再做過多演示。

關(guān)于Allocation的更多介紹和使用方法可以在官方文檔查看就漾，基礎(chǔ)內(nèi)存之Allocation分析。

(2)Snapshot

Snapshot是DevEco Profiler提供的一個內(nèi)存快照分析工具念搬，通過結(jié)合Memory實時占用情況抑堡，分析不同時刻的方舟虛擬機內(nèi)存對象占用情況及差異，進而進行內(nèi)存優(yōu)化朗徊。

關(guān)于Snapshot具體的應用技巧可以借鑒官網(wǎng)Snapshot模板基本操作首妖，或者借鑒使用Snapshot Insight分析ArkTS內(nèi)存問題，本文不再贅述爷恳。

(3)ASan的應用

ASan（Address-Sanitizer）是內(nèi)存檢測的工具有缆，用于發(fā)現(xiàn)內(nèi)存飛踩第一現(xiàn)場，DevEco Studio為開發(fā)者集成了ASan能力，可以檢測C/C++的地址越界問題棚壁，解決一些踩內(nèi)存導致的異常crash的補充手段杯矩，對于一些明顯不可能crash的場景可以嘗試開啟ASan。

使用約束

● 如果應用內(nèi)的任一模塊使能ASan袖外，那么entry模塊需同時使能ASan史隆。

● 如果entry模塊未使能ASan，該應用在啟動時將閃退曼验，出現(xiàn)CPP Crash報錯泌射。

● ASan、TSan鬓照、HWASan不能同時開啟熔酷，三個只能開啟其中一個。

配置參數(shù)

ASAN_OPTIONS：在運行時配置ASan的行為豺裆，包括設置檢測級別纯陨、輸出格式、內(nèi)存錯誤報告的詳細程度等留储。ASAN_OPTIONS支持在app.json5中配置翼抠，也支持在Run/Debug Configurations中配置。app.json5的優(yōu)先級較高获讳，即兩種方式都配置后阴颖，以app.json5中的配置為準。

以在app.json5中配置環(huán)境變量為例丐膝。打開AppScope > app.json5文件量愧，添加配置示例如下。

{  "app": {    "appEnvironments": [      {        "name": "ASAN_OPTIONS",        "value": "log_exe_name=true abort_on_error=0 print_cmdline=true" // 示例僅供參考帅矗，具體以實際為準      },    ],    ...  }}

在Run/Debug Configurations中配置環(huán)境變量偎肃，具體可查看配置環(huán)境變量。

使能ASan

可通過以下兩種方式使能ASan浑此。

方式一

1. 在運行調(diào)試窗口（entry --> Edit Configurations）累颂，點擊Diagnostics，勾選Address Sanitizer凛俱。

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2. 如果有引用本地library紊馏，需在library模塊的build-profile.json5文件中，配置arguments字段值為“-DOHOS_ENABLE_ASAN=ON”蒲犬，表示以ASan模式編譯so文件朱监。

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方式二

1. 修改工程目錄下AppScope/app.json5，添加ASan配置開關(guān)原叮。

 "asanEnabled": true

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2. 設置模塊級構(gòu)建ASan插樁赫编。

在需要使能ASan的模塊中巡蘸，通過添加構(gòu)建參數(shù)開啟ASan檢測插樁，在對應模塊的模塊級build-profile.json5中添加命令參數(shù)：

"arguments": "-DOHOS_ENABLE_ASAN=ON"

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啟用ASan

運行或調(diào)試當前應用擂送。

當程序出現(xiàn)內(nèi)存錯誤時悦荒，彈出ASan log信息，點擊信息中的鏈接即可跳轉(zhuǎn)至引起內(nèi)存錯誤的代碼處团甲。

舉例說明：

編寫一段數(shù)組越界的C++代碼逾冬，對外暴露接口，在ArkTs側(cè)調(diào)用該方法躺苦。

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Text(this.message)          .fontSize(50)          .fontWeight(FontWeight.Bold)          .onClick(() => {            hilog.info(0x0000, 'testTag', 'Test NAPI 2 + 3 = %{public}d', testNapi.add(2, 3));            hilog.info(0x0000, 'testTag', 'HeapBufferOverflow() ', testNapi.HeapBufferOverflow());            // this.memoryLeak()          })

運行當前項目身腻，觸發(fā)Button的onClick事件調(diào)用之后，應用崩潰匹厘，彈出FaultLog信息嘀趟。

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點擊 Jump to Log跳轉(zhuǎn)到FaultLog模塊。

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可以看到log信息有明確的log信息愈诚，報錯原因為“AddressSanitizer: heap-buffer-overflow”她按，同樣還有多個鏈接地址】蝗幔“==appspawn==30149==ERROR: AddressSanitizer: heap-buffer-overflow on address 0x005b7fe7153b at pc 0x007c24fc309c bp 0x007eba84b160 sp 0x007eba84b158

”可以直接跳轉(zhuǎn)到官網(wǎng)關(guān)于“heap-buffer-overflow”的報錯解釋以及解決方案酌泰。另外多個包含“/data/storage/el1/...”的地址能精確定位到C/C++層代碼出錯的具體位置。

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然后我們就發(fā)現(xiàn)這是數(shù)組越界造成的匕累，所以解決方案就是“對于已知大小的集合陵刹，注意訪問不要越界，位置大小的集合訪問前先判斷大小欢嘿∷ニ觯”

ASan檢測異常碼

ASan不僅能檢測出“heap-buffer-overflow”異常，還能檢測很多其他類型的內(nèi)存異常炼蹦，關(guān)于這些異常問題及解決方案羡宙，如下所示。

● heap-buffer-overflow

● 背景/原理：訪問越界掐隐。

● 影響/報錯：導致程序存在安全漏洞狗热，并有崩潰風險。

開啟ASan檢測后瑟枫，觸發(fā)demo中的函數(shù)，應用閃退報ASan慷妙，包含字段：AddressSanitizer:heap-buffer-overflow

● 修改方法：注意數(shù)組容量不要訪問越界。

● 推薦建議：已知大小的集合注意訪問不要越界允悦，位置大小的集合訪問前先判斷大小膝擂。

● stack-buffer-underflow

● 背景/原理：訪問越下界虑啤。

● 影響/報錯：導致程序存在安全漏洞，并有崩潰風險架馋。

開啟ASan檢測后狞山，觸發(fā)demo中的函數(shù)，應用閃退報ASan叉寂，包含字段：AddressSanitizer:stack-buffer-underflow

● 修改方法：訪問索引不應小于下界萍启。

● 推薦建議：訪問索引不應小于下界。

● stack-use-after-scope

● 背景/原理：棧變量在作用域之外被使用屏鳍。

● 影響/報錯：導致程序存在安全漏洞勘纯，并有崩潰風險。

開啟ASan檢測后钓瞭，觸發(fā)demo中的函數(shù)驳遵，應用閃退報ASan，包含字段：AddressSanitizer:stack-use-after-scope

● 修改方法：在作用域內(nèi)使用該變量山涡。

● 推薦建議：注意變量作用域堤结。

● attempt-free-nonallocated-memory

● 背景/原理：嘗試釋放了非堆對象（non-heap object）或未分配內(nèi)存。

● 影響/報錯：導致程序存在安全漏洞鸭丛，并有崩潰風險竞穷。

開啟ASan檢測后，觸發(fā)demo中的函數(shù)鳞溉，應用閃退報ASan瘾带，包含字段：

AddressSanitizer: attempting free on address which was not malloc()-ed

● 修改方法：不要對非堆對象或未分配的內(nèi)存使用free函數(shù)。

● 推薦建議：不要對非堆對象或未分配的內(nèi)存使用free函數(shù)穿挨。

● double-free

● 背景/原理：重復釋放內(nèi)存月弛。

● 影響/報錯：導致程序存在安全漏洞，并有崩潰風險科盛。

開啟ASan檢測后帽衙，觸發(fā)demo中的函數(shù)，應用閃退報ASan贞绵，包含字段：

AddressSanitizer: double-free

● 修改方法：已經(jīng)釋放一次的指針厉萝，不要再重復釋放。

● 推薦建議：變量定義聲明時初始化為NULL榨崩，釋放內(nèi)存后也應立即將變量重置為NULL谴垫，這樣每次釋放之前都可以通過判斷變量是否為NULL來判斷是否可以釋放。

● heap-use-after-free

● 背景/原理：當指針指向的內(nèi)存被釋放后母蛛，仍然通過該指針訪問已經(jīng)被釋放的內(nèi)存翩剪，就會觸發(fā)heap-use-after-free。

● 影響/報錯：導致程序存在安全漏洞彩郊，并有崩潰風險前弯。

開啟ASan檢測后蚪缀，觸發(fā)demo中的函數(shù)，應用閃退報ASan恕出，包含字段：

AddressSanitizer: heap-use-after-free

● 修改方法：已經(jīng)釋放的指針不要再使用询枚，將指針設置為NULL/nullptr。

● 推薦建議：實現(xiàn)一個free()的替代版本或者 delete析構(gòu)器來保證指針的重置浙巫。

● Other categories

未知的錯誤類型金蜀，持續(xù)更新中。

(4)HWASan的應用

HWASan（Hardware-Assisted Address Sanitizer）是一款類似于ASan的內(nèi)存錯誤檢測工具的畴，目前僅適用于渊抄。 與ASan相比，HWASan使用的內(nèi)存減少很多苗傅，因而更適合用于整個系統(tǒng)的清理抒线。

功能介紹

與ASan相比，HWASan具有如下特征：

● CPU開銷約為2倍渣慕。

● 代碼大小開銷為40% - 50%嘶炭。

● RAM開銷為10% - 35%。

HWASan能檢測到ASan所能檢測到的同一系列錯誤：

● 堆棧和堆緩沖區(qū)上溢/下溢逊桦。

● 釋放之后的堆使用情況眨猎。

● 重復釋放/錯誤釋放。

和ASan相比强经，HWASan具有以下優(yōu)點：

● HWASan不需要安全區(qū)來檢測buffer overflow睡陪，既極大地降低了工具對于內(nèi)存的消耗，也不會出現(xiàn)ASan中某些overflow檢測不到的情況匿情。

● HWASan不需要隔離區(qū)來檢測UseAfterFree兰迫，因此不會出現(xiàn)ASan中某些UseAfterFree檢測不到的情況。

● 此外炬称，HWASan還可以檢測返回之后的堆棧使用情況汁果。

約束條件

● HWASan檢測僅適用于AArch64架構(gòu)的硬件。

● ASan玲躯、TSan据德、HWASan不能同時開啟，三個只能開啟其中一個跷车。

使能HWASan

方式一

在運行調(diào)試窗口（例如entry --> Edit Configurations）棘利，點擊Diagnostics，勾選Hardware-Assisted Address Sanitizer開啟檢測朽缴。

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方式二

修改工程目錄下的AppScope/app.json5文件善玫，添加HWASan配置開關(guān)。

"hwasanEnabled": true

image.png

在需要使能HWASan的模塊中密强，通過添加構(gòu)建參數(shù)開啟HWASan檢測插樁裹唆，在對應模塊的模塊級build-profile.json5中添加命令參數(shù)：

"arguments": "-DOHOS_ENABLE_HWASAN=ON"

image.png

啟用HWASan

運行或調(diào)試當前應用只洒。當程序出現(xiàn)內(nèi)存錯誤時劳坑，彈出HWASan log信息，點擊信息中的鏈接即可跳轉(zhuǎn)至引起內(nèi)存錯誤的代碼處涝开。

關(guān)于HWAan的代碼實例和應用場景基本和ASan一致框仔，此處就不做重復是說明了。

總結(jié)

● 根據(jù)Allocation分析的結(jié)果银舱，可以方便開發(fā)者優(yōu)化應用的服務和組件的內(nèi)存使用跛梗。例如，減少不必要的內(nèi)存分配和釋放核偿，優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用等。

● 通過ASan或HWASan分析問題時轰绵，精準定位內(nèi)存出錯原因和具體位置尼荆，開發(fā)者應修復這些內(nèi)存管理的問題，如確保所有分配的內(nèi)存都被正確釋放翔悠。

● 開發(fā)過程中野芒，使用合適的內(nèi)存管理和回收機制 ：確保應用在不需要內(nèi)存資源時能夠有效地回收和管理這些資源蓄愁，避免過度使用內(nèi)存狞悲。