題圖.png

前言

通過Android Studio的Memory Monitor工具拌屏，對各種數(shù)據(jù)類型罚攀，如：boolean党觅，int，float斋泄，long杯瞻，SparseArray，HashMap等在內(nèi)存的占用情況進行分析是己。對一些特定場景下的代碼編寫又兵，如：String拼接，OnClickListener等所消耗的內(nèi)存情況進行分析卒废。通過分析沛厨，更好的了解了不同情況下堆內(nèi)存是如何分配的，也確切驗證了以往諸多的代碼經(jīng)驗摔认，為高效合理的利用內(nèi)存奠定基礎(chǔ)逆皮。

Memory Monitor的基本使用

• 新建MainActivity，啟動APP

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
    }
}

• 在 Android Monitor -> Monitors -> Memory 中参袱，點擊"initiate GC"电谣，先手動GC一次秽梅，把沒用的內(nèi)存進行回收。

  
  
  

  step1_gc.png

• 點擊"Dump Java Heap"剿牺，生成.hprof（hprof文件為特定時間點企垦，Java進程的內(nèi)存快照）

  
  
  

  step2_dump.png

以下是根據(jù).hprof文件生成的內(nèi)存分析表，本文主要關(guān)注Shallow Size和Retained Size晒来，其他column含義可以參考官方-HPROF Viewer and Analyzer

heap_nothing.png

Shallow Size和Retained Size

Shallow Size：對象自身占用的內(nèi)存大小钞诡，不包括它引用的對象
Retained Size：對象自身占用的內(nèi)存大小，加上它直接或間接引用的對象大小
Dominating Size：管轄的內(nèi)存大小湃崩，大部分情況和Retained一致

shalow_and_retain.png

因為可以通過GC Roots直接訪問荧降，所以左圖的obj3不是藍色節(jié)點；而右圖卻是藍色攒读，因為它已經(jīng)被包含在 Retained size 中朵诫。

案例分析

如圖heap_nothing.png，在MainActivity在新建的時候薄扁，初始占用內(nèi)存1776（以下案例分析基于紅米note3機型）剪返。

• case 1：空對象TestModel+未初始化。

public class TestModel {
}

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private TestModel mModel;
    ...onCreate()
}

case1_TestModel.png

只定義TestModel成員變量的情況下泌辫，內(nèi)存占用1780=初始內(nèi)存+引用類型（4）随夸。所以在項目發(fā)版前，要把一些沒有使用到的變量都清理一遍震放，積少成多，免得造成內(nèi)存浪費驼修。

• case 2：空對象TestModel+初始化殿遂。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private TestModel mModel = new TestModel();
    ...onCreate()
}

case2_TestModel.png

內(nèi)存占用1788=case1+類信息（8），說明調(diào)用new時乙各，即使是空對象墨礁，也需要8字節(jié)左右的堆空間用于描述該對象的類信息《停基于Java是在new的時候才去申請堆空間的特性恩静，在開發(fā)中，可以考慮對象的延遲初始化蹲坷，養(yǎng)成個好習(xí)慣驶乾，在使用到的時候才去new。

• case3：TestModel以局部變量的方式進行定義循签。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        TestModel mModel = new TestModel();
    }
}

case3_TestModel.png

內(nèi)存占用未變化级乐，還是初始值1776，說明局部變量生命周期只存在于方法內(nèi)部县匠，方法結(jié)束后风科，即可被gc回收撒轮。除非必須，能使用局部變量的情況贼穆，就避免定義成員變量题山。

• case4：boolean基礎(chǔ)類型。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
   private boolean mBoolean;
    ...onCreate()
}

case4_boolean.png

內(nèi)存占用1777=初始狀態(tài)+1故痊，說明基礎(chǔ)類型boolean的引用類型占用1字節(jié)臀蛛。

• case5：Boolean封裝類型。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
   private Boolean mBoolean;
    ...onCreate()
}

case5_Boolean.png

內(nèi)存占用1780=初始狀態(tài)+4崖蜜，裝箱類型Boolean本質(zhì)上也是一個對象浊仆，由case1可以推導(dǎo)出引用類型占用4字節(jié)。

• case6：Boolean封裝類型+初始化豫领。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
   private Boolean mBoolean = new Boolean(true);
    ...onCreate()
}

case6_Boolean.png

Boolean_source.png

內(nèi)存占用1789=case5+9抡柿，如圖，Boolean的源碼中有個boolean基礎(chǔ)類型的字段value等恐，當調(diào)用"new Boolean(true)"的時候洲劣，根據(jù)case2可以推導(dǎo)，類描述信息8字節(jié)课蔬，根據(jù)case4可以推導(dǎo)囱稽，value基礎(chǔ)類型占用1字節(jié)，所以總共增加9字節(jié)二跋。

同理战惊，可以推導(dǎo)出以下表格：

• case7：TestModel內(nèi)部類。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private TestModel mModel = new TestModel();
    ...onCreate()
    public class TestModel {
    }
}

case7_TestModel.png

占用內(nèi)存1792=case1（1780）+類信息（8）+this引用（4）扎即。

• case8：TestModel靜態(tài)內(nèi)部類吞获。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private TestModel mModel = new TestModel();
    ...onCreate()
    public static class TestModel {
    }
}

case8_TestModel.png

占用內(nèi)存1788=case1（1780）+類信息（8），靜態(tài)內(nèi)部類由于沒有外部類的匿名this引用谚鄙，少占用4字節(jié)各拷。

• case9：HashMap和SparseArray的對比。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private Map<Integer, Integer> mMap = new HashMap<>();
    private SparseArray<Integer> mSparseArray = new SparseArray();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            mMap.put(i, i);
            mSparseArray.put(i, i);
        }
    }
}

case9_map.png

各添加1000條數(shù)據(jù)闷营，HashMap占用53168烤黍，SparseArray占用18653，說明使用SparseArray替代HashMap更節(jié)省內(nèi)存傻盟。

• case10：OnClickListener三種寫法的對比速蕊。從節(jié)省內(nèi)存的角度考慮，通過方式3接口回調(diào)設(shè)置OnClickListener為最優(yōu)莫杈。

寫法1：匿名類

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private Button mButton;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mButton = (Button) findViewById(R.id.button);
        mButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                Toast.makeText(MainActivity.this, "hello", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }
        });
    }
}

case10_1_listener.png

內(nèi)存占用=MainActivity（1780）+MainActivity$1（12）=1792互例。

寫法2：成員變量類

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private Button mButton;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mButton = (Button) findViewById(R.id.button);
        mButton.setOnClickListener(mOnClickListener);
    }

    private View.OnClickListener mOnClickListener = new View.OnClickListener() {
        @Override
        public void onClick(View v) {
            Toast.makeText(MainActivity.this, "hello", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    };
}

case10_2_listener.png

內(nèi)存占用=MainActivity（1784，包含4字節(jié)的成員變量）+MainActivity$1（12）=1796筝闹。

寫法3：接口回調(diào)

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {
    private Button mButton;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mButton = (Button) findViewById(R.id.button);
        mButton.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        Toast.makeText(MainActivity.this, "hello", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
}

case10_3_listener.png

內(nèi)存占用=1780（減少1個成員變量媳叨，避免通過new創(chuàng)建新的對象腥光，內(nèi)存占用最少）。

• case11：String的初始化糊秆。

case11_1：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
   private String mStr = "aaaaa";
    ...onCreate()
}

case11_1_String.png

case11_2：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
   private String mStr = new String("aaaaa");
    ...onCreate()
}

case11_2_String.png

• "aaaaa"這個String為何占用26字節(jié)武福？按以上方式分析，至少占用內(nèi)存30=類信息（8）+count（4）+hashCode（4）+char[]引用（4）+char[]數(shù)組（10）痘番，為何少了4字節(jié)捉片？

• 直接賦值的方式會將"aaaaa"加入到字符串常量池，不占用堆空間汞舱；而case11_2的內(nèi)存占用為 1806=case11_1+26伍纫，說明通過new String方式創(chuàng)建的字符串會在堆內(nèi)存開辟空間。

• case12：String的拼接昂芜。

case12_1：基于case11_1莹规，作字符串"+"拼接。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
   private String mStr = "aaaaa";
   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
       ...
      mStr += "c";
   }
}

case12_1_String.png

可以發(fā)現(xiàn)泌神，拼接后內(nèi)存占用1808=case11_1（1780）+28良漱，而這28的空間正好是"aaaaac"的內(nèi)存大小，也就是說在"+"拼接的時候欢际，產(chǎn)生了一個臨時的變量用于存儲"aaaaac"的結(jié)果母市，并賦值給mStr。印證了《Effective in Java》的第51條中所說"由于字符串不可變损趋，當2個字符串被連接在一起時患久，他們的內(nèi)容都要被拷貝"。同時在淺談StringBuilder這篇文章中也講到了"+"拼接的時候舶沿，會轉(zhuǎn)化為StringBuilder墙杯，再通過toString創(chuàng)建一個新的String對象。

case12_2：用StringBuilder進行字符串拼接括荡。

case12_2_1：初始化1個空的StringBuilder

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
  private StringBuilder mStringBuilder = new StringBuilder();
    ...onCreate()
}

case12_2_1_StringBuilder.png

一個空的StringBuilder就占49字節(jié)，類信息（8）+count（4）+shared（1）+value引用（4）+value[]數(shù)組（32）=49溉旋。value這個字符數(shù)組占用了32字節(jié)畸冲，而我們最多也就添加"aaaaac"6個字符，所以這里可以通過new StringBuilder(6)初始化字符數(shù)組的大小观腊，避免浪費邑闲。

case12_2_2：使用StringBuilder進行"aaaaa"+"c"的字符串拼接。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private StringBuilder mStringBuilder = new StringBuilder(6);
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        ...
        mStringBuilder.append("aaaaa");
        mStringBuilder.append("c");
    }
}

case12_2_2_StringBuilder.png

首先在StringBuilder初始化的時候設(shè)置了字符數(shù)組大小為6梧油，所以StringBuilder的初始內(nèi)存占用就變小了苫耸，而在完成append("aaaaa")，append("c")之后儡陨，只要當前字符數(shù)組的容量夠用褪子，就不會繼續(xù)擴容量淌，避免了String拼接時，內(nèi)存浪費的問題嫌褪。當然前提是控制好StringBuilder的char[]初始容量呀枢，不然擴容后也會空余一些閑置內(nèi)存。

總結(jié)

1.謹慎創(chuàng)建成員變量：不管有用沒用笼痛，非基礎(chǔ)類型的成員變量只要定義了裙秋，至少需要4字節(jié)，基礎(chǔ)類型成員變量占用大小各不一樣缨伊。盡量使用局部變量摘刑，縮短變量生命周期，促使GC更快回收刻坊。
2.謹慎new：如case2的TestModel枷恕，不管該對象是否為空，至少8字節(jié)的類信息占用紧唱。如case10的Listener活尊，盡量避免不必要的new÷┮妫考慮對象的延遲初始化蛹锰，只有真正使用的時候才new。
3.除非必要绰疤，否則盡量使用基礎(chǔ)類型铜犬，避免使用裝箱類型。
4.少用內(nèi)部類：內(nèi)部類如果不需要訪問到外部類的成員時轻庆，可以抽取成獨立外部類癣猾，或加static，減少一個this引用（4字節(jié)）余爆，也可以避免內(nèi)存泄漏纷宇。
5.使用google推薦的數(shù)據(jù)集合類型SparseArray，ArrayMap替代HashMap蛾方。
6.從節(jié)省內(nèi)存的角度考慮像捶，通過接口回調(diào)的方式設(shè)置OnClickListener為最優(yōu)。
7.通過StringBuilder替代String進行字符串拼接桩砰，最好預(yù)先設(shè)置好StringBuilder的容量拓春。

參考

官方-HPROF Viewer and Analyzer