内存分析工具MAT的使用
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MAT簡(jiǎn)介
MAT(Memory Analyzer Tool)，一個(gè)基于Eclipse的內(nèi)存分析工具，是一個(gè)快速、功能豐富的JAVA heap分析工具，它可以幫助我們查找內(nèi)存泄漏和減少內(nèi)存消耗。使用內(nèi)存分析工具從眾多的對(duì)象中進(jìn)行分析，快速的計(jì)算出在內(nèi)存中對(duì)象的占用大小，看看是誰阻止了垃圾收集器的回收工作，并可以通過報(bào)表直觀的查看到可能造成這種結(jié)果的對(duì)象。
當(dāng)然MAT也有獨(dú)立的不依賴Eclipse的版本，只不過這個(gè)版本在調(diào)試Android內(nèi)存的時(shí)候，需要將DDMS生成的文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，才可以在獨(dú)立版本的MAT上打開。不過Android SDK中已經(jīng)提供了這個(gè)Tools，所以使用起來也是很方便的。
MAT工具的下載安裝
這里是MAT的下載地址：https://eclipse.org/mat/downloads.php，下載時(shí)會(huì)提供三種選擇的方式：
Update Site 這種方式后面會(huì)有一個(gè)網(wǎng)址：比如http://download.eclipse.org/mat/1.4/update-site/ ，安裝過Eclipse插件的同學(xué)應(yīng)該知道，只要把這段網(wǎng)址復(fù)制到對(duì)應(yīng)的Eclipse的Install New Software那里，就可以進(jìn)行在線下載了。
Archived Update Site 這種方式安裝的位置和上一種差不多，只不過第一種是在線下載，這一種是使用離線包進(jìn)行更新，這種方式劣勢(shì)是當(dāng)這個(gè)插件更新后，需要重新下載離線包，而第一種方式則可以在線下載更新。
Stand-alone Eclipse RCP Applications 這種方式就是把MAT當(dāng)成一個(gè)獨(dú)立的工具使用，不再依附于Eclipse，適合不使用Eclipse而使用Android Studio的同學(xué)。這種方式有個(gè)麻煩的地方就是DDMS導(dǎo)出的文件，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換才可以在MAT中打開。
下載安裝好之后，就可以使用MAT進(jìn)行實(shí)際的操作了。
Android(Java)中常見的容易引起內(nèi)存泄露的不良代碼
使用MAT工具之前，要對(duì)Android的內(nèi)存分配方式有基本的了解，對(duì)容易引起內(nèi)存泄露的代碼也要保持敏感，在代碼級(jí)別對(duì)內(nèi)存泄露的排查，有助于內(nèi)存的使用。
Android主要應(yīng)用在嵌入式設(shè)備當(dāng)中，而嵌入式設(shè)備由于一些眾所周知的條件限制，通常都不會(huì)有很高的配置，特別是內(nèi)存是比較有限的。如果我們編寫的代碼當(dāng)中有太多的對(duì)內(nèi)存使用不當(dāng)?shù)牡胤?#xff0c;難免會(huì)使得我們的設(shè)備運(yùn)行緩慢，甚至是死機(jī)。為了能夠使得Android應(yīng)用程序安全且快速的運(yùn)行，Android的每個(gè)應(yīng)用程序都會(huì)使用一個(gè)專有的Dalvik虛擬機(jī)實(shí)例來運(yùn)行，它是由Zygote服務(wù)進(jìn)程孵化出來的，也就是說每個(gè)應(yīng)用程序都是在屬于自己的進(jìn)程中運(yùn)行的。一方面，如果程序在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了內(nèi)存泄漏的問題，僅僅會(huì)使得自己的進(jìn)程被kill掉，而不會(huì)影響其他進(jìn)程（如果是system_process等系統(tǒng)進(jìn)程出問題的話，則會(huì)引起系統(tǒng)重啟）。另一方面Android為不同類型的進(jìn)程分配了不同的內(nèi)存使用上限，如果應(yīng)用進(jìn)程使用的內(nèi)存超過了這個(gè)上限，則會(huì)被系統(tǒng)視為內(nèi)存泄漏，從而被kill掉。
常見的內(nèi)存使用不當(dāng)?shù)那闆r
1、查詢數(shù)據(jù)庫沒有關(guān)閉游標(biāo)
描述：程序中經(jīng)常會(huì)進(jìn)行查詢數(shù)據(jù)庫的操作，但是經(jīng)常會(huì)有使用完畢Cursor后沒有關(guān)閉的情況。如果我們的查詢結(jié)果集比較小，對(duì)內(nèi)存的消耗不容易被發(fā)現(xiàn)，只有在常時(shí)間大量操作的情況下才會(huì)復(fù)現(xiàn)內(nèi)存問題，這樣就會(huì)給以后的測(cè)試和問題排查帶來困難和風(fēng)險(xiǎn)。
示例代碼：
修正示例代碼:
Cursor cursor = null; try {cursor = getContentResolver().query(uri ...);if (cursor != null && cursor.moveToNext()) {... ... }} finally {if (cursor != null) {try { cursor.close();} catch (Exception e) {//ignore this}} }2、構(gòu)造Adapter時(shí)，沒有使用緩存的 convertView
描述：以構(gòu)造ListView的BaseAdapter為例，在BaseAdapter中提供了方法：
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent)來向ListView提供每一個(gè)item所需要的view對(duì)象。初始時(shí)ListView會(huì)從BaseAdapter中根據(jù)當(dāng)前的屏幕布局實(shí)例化一定數(shù)量的view對(duì)象，同時(shí)ListView會(huì)將這些view對(duì)象緩存起來。當(dāng)向上滾動(dòng)ListView時(shí)，原先位于最上面的list item的view對(duì)象會(huì)被回收，然后被用來構(gòu)造新出現(xiàn)的最下面的list item。這個(gè)構(gòu)造過程就是由getView()方法完成的，getView()的第二個(gè)形參 View convertView就是被緩存起來的list item的view對(duì)象(初始化時(shí)緩存中沒有view對(duì)象則convertView是null)。
由此可以看出，如果我們不去使用convertView，而是每次都在getView()中重新實(shí)例化一個(gè)View對(duì)象的話，即浪費(fèi)資源也浪費(fèi)時(shí)間，也會(huì)使得內(nèi)存占用越來越大。ListView回收list item的view對(duì)象的過程可以查看:android.widget.AbsListView.java –> void addScrapView(View scrap) 方法。
示例代碼：
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) { View view = new Xxx(...); ... ... return view; }示例修正代碼：
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) { View view = null; if (convertView != null) { view = convertView; populate(view, getItem(position)); ... } else { view = new Xxx(...); ... } return view; }關(guān)于ListView的使用和優(yōu)化，可以參考這兩篇文章：
Using lists in Android wth ListView - Tutorial
Making ListView Scrolling Smooth
3、Bitmap對(duì)象不在使用時(shí)調(diào)用recycle()釋放內(nèi)存
描述：有時(shí)我們會(huì)手工的操作Bitmap對(duì)象，如果一個(gè)Bitmap對(duì)象比較占內(nèi)存，當(dāng)它不在被使用的時(shí)候，可以調(diào)用Bitmap.recycle()方法回收此對(duì)象的像素所占用的內(nèi)存。
另外在最新版本的Android開發(fā)時(shí)，使用下面的方法也可以釋放此Bitmap所占用的內(nèi)存
Bitmap bitmap ; ... bitmap初始化以及使用 ... bitmap = null;4、釋放對(duì)象的引用
描述：這種情況描述起來比較麻煩，舉兩個(gè)例子進(jìn)行說明。
示例A：
假設(shè)有如下操作
我們有一個(gè)成員變量 obj，在operation()中我們希望能夠?qū)⑻幚韔bj實(shí)例的操作post到某個(gè)線程的MessageQueue中。在以上的代碼中，即便是mHandler所在的線程使用完了obj所引用的對(duì)象，但這個(gè)對(duì)象仍然不會(huì)被垃圾回收掉，因?yàn)镈emoActivity.obj還保有這個(gè)對(duì)象的引用。所以如果在DemoActivity中不再使用這個(gè)對(duì)象了，可以在[Mark]的位置釋放對(duì)象的引用，而代碼可以修改為：
public void operation() {obj = initObj();...final Object o = obj;obj = null;mHandler.post(new Runnable() {public void run() {useObj(o);}} }示例B：
假設(shè)我們希望在鎖屏界面(LockScreen)中，監(jiān)聽系統(tǒng)中的電話服務(wù)以獲取一些信息(如信號(hào)強(qiáng)度等)，則可以在LockScreen中定義一個(gè)PhoneStateListener的對(duì)象，同時(shí)將它注冊(cè)到TelephonyManager服務(wù)中。對(duì)于LockScreen對(duì)象，當(dāng)需要顯示鎖屏界面的時(shí)候就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)LockScreen對(duì)象，而當(dāng)鎖屏界面消失的時(shí)候LockScreen對(duì)象就會(huì)被釋放掉。
但是如果在釋放LockScreen對(duì)象的時(shí)候忘記取消我們之前注冊(cè)的PhoneStateListener對(duì)象，則會(huì)導(dǎo)致LockScreen無法被垃圾回收。如果不斷的使鎖屏界面顯示和消失，則最終會(huì)由于大量的LockScreen對(duì)象沒有辦法被回收而引起OutOfMemory,使得system_process進(jìn)程掛掉。
總之當(dāng)一個(gè)生命周期較短的對(duì)象A，被一個(gè)生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象B保有其引用的情況下，在A的生命周期結(jié)束時(shí)，要在B中清除掉對(duì)A的引用。
其他
Android應(yīng)用程序中最典型的需要注意釋放資源的情況是在Activity的生命周期中，在onPause()、onStop()、onDestroy()方法中需要適當(dāng)?shù)尼尫刨Y源的情況。由于此情況很基礎(chǔ)，在此不詳細(xì)說明，具體可以查看官方文檔對(duì)Activity生命周期的介紹，以明確何時(shí)應(yīng)該釋放哪些資源。
使用MAT進(jìn)行內(nèi)存調(diào)試
要調(diào)試內(nèi)存，首先需要獲取HPROF文件,HPROF文件是MAT能識(shí)別的文件，HPROF文件存儲(chǔ)的是特定時(shí)間點(diǎn)，java進(jìn)程的內(nèi)存快照。有不同的格式來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，總的來說包含了快照被觸發(fā)時(shí)java對(duì)象和類在heap中的情況。由于快照只是一瞬間的事情，所以heap dump中無法包含一個(gè)對(duì)象在何時(shí)、何地（哪個(gè)方法中）被分配這樣的信息。
使用Eclipse獲取HPROF文件
這個(gè)文件可以使用DDMS導(dǎo)出，DDMS中在Devices上面有一排按鈕，選擇一個(gè)進(jìn)程后（即在Devices下面列出的列表中選擇你要調(diào)試的應(yīng)用程序的包名），點(diǎn)擊Dump HPROF file 按鈕：
選擇存儲(chǔ)路徑保存后就可以得到對(duì)應(yīng)進(jìn)程的HPROF文件。eclipse插件可以把上面的工作一鍵完成。只需要點(diǎn)擊Dump HPROF file圖標(biāo)，然后MAT插件就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換格式，并且在eclipse中打開分析結(jié)果。eclipse中還專門有個(gè)Memory Analysis視圖 ，得到對(duì)應(yīng)的文件后，如果安裝了Eclipse插件，那么切換到Memory Analyzer視圖。使用獨(dú)立安裝的，要使用Android SDK自帶的的工具（hprof-conv 位置在sdk/platform-tools/hprof-conv）進(jìn)行轉(zhuǎn)換
hprof-conv xxx.xxx.xxx.hprof xxx.xxx.xxx.hprof轉(zhuǎn)換過后的.hprof文件即可使用MAT工具打開了。
使用Android Studio獲取HPROF文件
使用Android Studio同樣可以導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的HPROF文件：
最新版本的Android Studio得在文件上右鍵轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的HPROF文件，在可以在MAT中打開。
MAT主界面介紹
這里介紹的不是MAT這個(gè)工具的主界面，而是導(dǎo)入一個(gè)文件之后，顯示OverView的界面。
打開經(jīng)過轉(zhuǎn)換的hprof文件：
如果選擇了第一個(gè)，則會(huì)生成一個(gè)報(bào)告。這個(gè)無大礙。
選擇OverView界面：
我們需要關(guān)注的是下面的Actions區(qū)域
Histogram：列出內(nèi)存中的對(duì)象，對(duì)象的個(gè)數(shù)以及大小
Dominator Tree：列出最大的對(duì)象以及其依賴存活的Object （大小是以Retained Heap為標(biāo)準(zhǔn)排序的）
Top Consumers ： 通過圖形列出最大的object
Duplicate Class：通過MAT自動(dòng)分析泄漏的原因
一般Histogram和 Dominator Tree是最常用的。
MAT中一些概念介紹
要看懂MAT的列表信息，Shallow heap、Retained Heap、GC Root這幾個(gè)概念一定要弄懂。
Shallow heap
Shallow size就是對(duì)象本身占用內(nèi)存的大小，不包含其引用的對(duì)象。
- 常規(guī)對(duì)象（非數(shù)組）的Shallow size有其成員變量的數(shù)量和類型決定。
- 數(shù)組的shallow size有數(shù)組元素的類型（對(duì)象類型、基本類型）和數(shù)組長(zhǎng)度決定
因?yàn)椴幌馽++的對(duì)象本身可以存放大量?jī)?nèi)存，java的對(duì)象成員都是些引用。真正的內(nèi)存都在堆上，看起來是一堆原生的byte[], char[], int[]，所以我們?nèi)绻豢磳?duì)象本身的內(nèi)存，那么數(shù)量都很小。所以我們看到Histogram圖是以Shallow size進(jìn)行排序的，排在第一位第二位的是byte，char 。
Retained Heap
Retained Heap的概念，它表示如果一個(gè)對(duì)象被釋放掉，那會(huì)因?yàn)樵搶?duì)象的釋放而減少引用進(jìn)而被釋放的所有的對(duì)象（包括被遞歸釋放的）所占用的heap大小。于是，如果一個(gè)對(duì)象的某個(gè)成員new了一大塊int數(shù)組，那這個(gè)int數(shù)組也可以計(jì)算到這個(gè)對(duì)象中。相對(duì)于shallow heap，Retained heap可以更精確的反映一個(gè)對(duì)象實(shí)際占用的大小（因?yàn)槿绻搶?duì)象釋放，retained heap都可以被釋放）。
這里要說一下的是，Retained Heap并不總是那么有效。例如我在A里new了一塊內(nèi)存，賦值給A的一個(gè)成員變量。此時(shí)我讓B也指向這塊內(nèi)存。此時(shí)，因?yàn)锳和B都引用到這塊內(nèi)存，所以A釋放時(shí)，該內(nèi)存不會(huì)被釋放。所以這塊內(nèi)存不會(huì)被計(jì)算到A或者B的Retained Heap中。為了糾正這點(diǎn)，MAT中的Leading Object（例如A或者B）不一定只是一個(gè)對(duì)象，也可以是多個(gè)對(duì)象。此時(shí)，(A, B)這個(gè)組合的Retained Set就包含那塊大內(nèi)存了。對(duì)應(yīng)到MAT的UI中，在Histogram中，可以選擇Group By class, superclass or package來選擇這個(gè)組。
為了計(jì)算Retained Memory，MAT引入了Dominator Tree。加入對(duì)象A引用B和C，B和C又都引用到D（一個(gè)菱形）。此時(shí)要計(jì)算Retained Memory，A的包括A本身和B，C，D。B和C因?yàn)楣餐肈，所以他倆的Retained Memory都只是他們本身。D當(dāng)然也只是自己。我覺得是為了加快計(jì)算的速度，MAT改變了對(duì)象引用圖，而轉(zhuǎn)換成一個(gè)對(duì)象引用樹。在這里例子中，樹根是A，而B，C，D是他的三個(gè)兒子。B，C，D不再有相互關(guān)系。把引用圖變成引用樹，計(jì)算Retained Heap就會(huì)非常方便，顯示也非常方便。對(duì)應(yīng)到MAT UI上，在dominator tree這個(gè)view中，顯示了每個(gè)對(duì)象的shallow heap和retained heap。然后可以以該節(jié)點(diǎn)位樹根，一步步的細(xì)化看看retained heap到底是用在什么地方了。要說一下的是，這種從圖到樹的轉(zhuǎn)換確實(shí)方便了內(nèi)存分析，但有時(shí)候會(huì)讓人有些疑惑。本來對(duì)象B是對(duì)象A的一個(gè)成員，但因?yàn)锽還被C引用，所以B在樹中并不在A下面，而很可能是平級(jí)。
為了糾正這點(diǎn)，MAT中點(diǎn)擊右鍵，可以List objects中選擇with outgoing references和with incoming references。這是個(gè)真正的引用圖的概念，
outgoing references ：表示該對(duì)象的出節(jié)點(diǎn)（被該對(duì)象引用的對(duì)象）。
incoming references ：表示該對(duì)象的入節(jié)點(diǎn)（引用到該對(duì)象的對(duì)象）。
為了更好地理解Retained Heap，下面引用一個(gè)例子來說明：
把內(nèi)存中的對(duì)象看成下圖中的節(jié)點(diǎn)，并且對(duì)象和對(duì)象之間互相引用。這里有一個(gè)特殊的節(jié)點(diǎn)GC Roots，這就是reference chain(引用鏈)的起點(diǎn):
從obj1入手，上圖中藍(lán)色節(jié)點(diǎn)代表僅僅只有通過obj1才能直接或間接訪問的對(duì)象。因?yàn)榭梢酝ㄟ^GC Roots訪問，所以左圖的obj3不是藍(lán)色節(jié)點(diǎn)；而在右圖卻是藍(lán)色，因?yàn)樗呀?jīng)被包含在retained集合內(nèi)。
所以對(duì)于左圖，obj1的retained size是obj1、obj2、obj4的shallow size總和；
右圖的retained size是obj1、obj2、obj3、obj4的shallow size總和。
obj2的retained size可以通過相同的方式計(jì)算。
GC Root
GC發(fā)現(xiàn)通過任何reference chain(引用鏈)無法訪問某個(gè)對(duì)象的時(shí)候，該對(duì)象即被回收。名詞GC Roots正是分析這一過程的起點(diǎn)，例如JVM自己確保了對(duì)象的可到達(dá)性(那么JVM就是GC Roots)，所以GC Roots就是這樣在內(nèi)存中保持對(duì)象可到達(dá)性的，一旦不可到達(dá)，即被回收。通常GC Roots是一個(gè)在current thread(當(dāng)前線程)的call stack(調(diào)用棧)上的對(duì)象（例如方法參數(shù)和局部變量），或者是線程自身或者是system class loader(系統(tǒng)類加載器)加載的類以及native code(本地代碼)保留的活動(dòng)對(duì)象。所以GC Roots是分析對(duì)象為何還存活于內(nèi)存中的利器。
MAT中的一些有用的視圖
Thread OvewView
Thread OvewView可以查看這個(gè)應(yīng)用的Thread信息：
Group
在Histogram和Domiantor Tree界面，可以選擇將結(jié)果用另一種Group的方式顯示（默認(rèn)是Group by Object），切換到Group by package，可以更好地查看具體是哪個(gè)包里的類占用內(nèi)存大，也很容易定位到自己的應(yīng)用程序。
Path to GC Root
在Histogram或者Domiantor Tree的某一個(gè)條目上，右鍵可以查看其GC Root Path：
這里也要說明一下Java的引用規(guī)則：
從最強(qiáng)到最弱，不同的引用（可到達(dá)性）級(jí)別反映了對(duì)象的生命周期。
- Strong Ref 強(qiáng)引用
通常我們編寫的代碼都是Strong Ref，于此對(duì)應(yīng)的是強(qiáng)可達(dá)性，只有去掉強(qiáng)可達(dá)，對(duì)象才被回收。 - Soft Ref 軟引用
對(duì)應(yīng)軟可達(dá)性，只要有足夠的內(nèi)存，就一直保持對(duì)象，直到發(fā)現(xiàn)內(nèi)存吃緊且沒有Strong Ref時(shí)才回收對(duì)象。一般可用來實(shí)現(xiàn)緩存，通過java.lang.ref.SoftReference類實(shí)現(xiàn)。 - Weak Ref 弱引用
比Soft Ref更弱，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不存在Strong Ref時(shí)，立刻回收對(duì)象而不必等到內(nèi)存吃緊的時(shí)候。通過java.lang.ref.WeakReference和java.util.WeakHashMap類實(shí)現(xiàn)。 - Phantom Ref 虛引用
根本不會(huì)在內(nèi)存中保持任何對(duì)象，你只能使用Phantom Ref本身。一般用于在進(jìn)入finalize()方法后進(jìn)行特殊的清理過程，通過 java.lang.ref.PhantomReference實(shí)現(xiàn)。
點(diǎn)擊Path To GC Roots –> with all references
擴(kuò)展閱讀
http://www.2cto.com/os/201409/335118.html
http://mikewang.blog.51cto.com/3826268/1254306/
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的内存分析工具MAT的使用的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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