Android中的内存管理机制以及正确的使用方式

概述

        从操作系统的角度来说，内存就是一块数据存储区域，属于可被操作系统调度的资源。现代多任务（进程）的操作系统中，内存管理尤为重要，操作系统需要为每一个进程合理的分配内存资源，所以可以从两方面来理解操作系统的内存管理机制。

        第一：分配机制。为每一个进程分配一个合理的内存大小，保证每一个进程能够正常的运行，不至于内存不够使用或者每个进程占用太多的内存。

        第二：回收机制。在系统内存不足打的时候，需要有一个合理的回收再分配的机制，以保证新的进程可以正常运行。回收的时候就要杀死那些正在占有内存的进程，操作系统需要提供一个合理的杀死这些进程的机制，以保证更少的副作用。

        而作为一个多进程的操作系统，Android系统对内存的管理，也是有一套自己的方法的。跟PC不一样的是，Android作为一个移动操作系统，一般情况下，内存资源会比PC更少，所以就需要更加谨慎的管理内存。

 

 

 

Android中的内存管理机制

分配机制

        Android为每个进程分配内存的时候，采用了弹性的分配方式，也就是刚开始并不会一下分配很多内存给每个进程，而是给每一个进程分配一个“够用”的量。这个量是根据每一个设备实际的物理内存大小来决定的。随着应用的运行，可能会发现当前的内存可能不够使用了，这时候Android又会为每个进程分配一些额外的内存大小。但是这些额外的大小并不是随意的，也是有限度的，系统不可能为每一个App分配无限大小的内除。

        Android系统的宗旨是最大限度的让更多的进程存活在内存中，因为这样的话，下一次用户再启动应用，不需要重新创建进程，只需要恢复已有的进程就可以了，减少了应用的启动时间，提高了用户体验。

 

回收机制

        Android对内存的使用方式是“尽最大限度的使用”，这一点继承了Linux的优点。Android会在内存中保存尽可能多的数据，即使有些进程不再使用了，但是它的数据还被存储在内存中，所以Android现在不推荐显式的“退出”应用。因为这样，当用户下次再启动应用的时候，只需要恢复当前进程就可以了，不需要重新创建进程，这样就可以减少应用的启动时间。只有当Android系统发现内存不够使用，需要回收内存的时候，Android系统就会需要杀死其他进程，来回收足够的内存。但是Android也不是随便杀死一个进程，比如说一个正在与用户交互的进程，这种后果是可怕的。所以Android会有限清理那些已经不再使用的进程，以保证最小的副作用。

        Android杀死进程有两个参考条件：

        进程优先级：

        Android为每一个进程分配了优先级的概念，优先级越低的进程，被杀死的概率就更大。Android中总共有5个进程优先级。具体含义这里不再给出。

        前台进程：正常不会被杀死

        可见进程：正常不会被杀死

        服务进程：正常不会被杀死

        后台进程：存放于一个LRU缓存列表中，先杀死处于列表尾部的进程

        空进程：正常情况下，为了平衡系统整体性能，Android不保存这些进程

 

        回收收益：

        当Android系统开始杀死LRU缓存中的进程时，系统会判断每个进程杀死后带来的回收收益。因为Android总是倾向于杀死一个能回收更多内存的进程，从而可以杀死更少的进程，来获取更多的内存。杀死的进程越少，对用户体验的影响就越小。

 

 

 

 

官方推荐的App内存使用方式是什么样的？

1、当Service完成任务后，尽量停止它。

        因为有Service组件的进程，优先级最低也是服务进程，这会影响到系统的内存回收。IntentService可以很好地完成这个任务。

2、在UI不可见的时候，释放掉一些只有UI使用的资源。

        系统会根据onTrimMemory()回调方法的TRIM_MEMORY_UI_HIDDEN等级的事件，来通知App UI已经隐藏了。

3、在系统内存紧张的时候，尽可能多的释放掉一些非重要资源。

        系统会根据onTrimMemory()回调方法来通知内存紧张的状态，App应该根据不同的内存紧张等级，来合理的释放资源，以保证系统能够回收更多内存。当系统回收到足够多的内存时，就不用杀死进程了。

4、检查自己最大可用的内存大小。

        这对一些缓存框架很有用，因为正常情况下，缓存框架的缓存池大小应当指定为最大内存的百分比，这样才能更好地适配更多的设备。通过getMemoryClass()和getLargeMemoryClass()来获取可用内存大小的信息。

5、避免滥用Bitmap导致的内存浪费。

        根据当前设备的分辨率来压缩Bitmap是一个不错的选择，在使用完Bitmap后，记得要使用recycle()来释放掉Bitmap。使用软引用或者弱引用来引用一个Bitmap，使用LRU缓存来对Bitmap进行缓存。

6、使用针对内存优化过的数据容器。

        针对移动设备内存有限的问题，Android提供了一套针对内存优化过的数据容器，来替代JDK原生提供的数据容器。但是缺点就是，时间复杂度被提高了。比如SparseArray、SparseBooleanArray、LongSparseArray、

7、意识到内存的过度消耗。

        Enum类型占用的内存是常量的两倍多，所以避免使用enum，直接使用常量。

        每一个Java的类（包括匿名内部类）都需要500Byte的代码。

        每一个类的实例都有12-16 Byte的额外内存消耗。

        注意类似于HashMap这种，内部还需要生成Class的数据容器，这会消耗更多内存。

8、抽象代码也会带来更多的内存消耗。

        如果你的“抽象”设计实际上并没有带来多大好处，那么就不要使用它。

9、使用nano protobufs 来序列化数据。

        Google设计的一个语言和平台中立打的序列化协议，比XML更快、更小、更简单。

10、避免使用依赖注入的框架。

        依赖注入的框架需要开启额外的服务，来扫描App中代码的Annotation，所以需要额外的系统资源。

11、使用ZIP对齐的APK。

        对APK做Zip对齐，会压缩其内部的资源，运行时会占用更少的内存。

12、使用多进程。

 

 

 

一个符合Android内存管理机制的App应该是什么样的？

        一个遵循Android内存管理机制的App。应该具有如下几个特点：

        1、更少的占用内存。

        2、在合适的时候，合理的释放系统资源。

        3、在系统内存紧张的情况下，能释放掉大部分不重要的资源，来为Android系统提供可用的内存。

        4、能够很合理的在特殊生命周期中，保存或者还原重要数据，以至于系统能够正确的重新恢复该应用。

 

 

 

App为什么要符合该内存管理机制？这样做有什么好处？

        一个遵循Android的内存管理机制的App，在Android系统中，就是一个好的公民，那么系统自然是倾向于保护这些良民，而去杀死那些素质不高的人。所以符合Android内存管理机制，对Android系统和App来说，是一个双赢的过程。如果每一个App都遵循这种规则，那么Android系统就会更加流畅，也会带来更好的体验，而App可以更长时间的驻留于内存中。

 

 

 

在这种管理方式下，如何编写符合Android内存管理机制的App？

        主要是参考官方推荐的内存使用方式，来设计和编写App。

        避免创建不必要的对象。

        在合适的生命周期中，合理的管理资源。

        在系统内存不足时，主动释放更多的资源。

 

 

 

编写Android应用时，如何更少的使用内存资源？

        避免创建不需要的对象。

        比如使用StringBuffer来代替很多个String相加的操作。

        使用原始类型来代替包装类型，int比Integer占用更少的资源。

        两个并行的属性数组，优于一个包含这两个属性的对象的数组。这个在设计数据容器的时候会有意义，比如类A有两个属性A(int, String)，使用 int[] 和 String[] 优于 A[]。

        使用常量代替enum。

        少用包装类，能够使用原始类型的，就使用原始类型。

 

 

 

App如果真的需要很多内存怎么办？

多进程

        把消耗内存过大的模块，或者需要长期在后台运行的模块，移入到单独的进程中运行。Android会为每一个进程单独分配内存，所以理论上App就可以使用到更多的内存。但是多进程是一把双刃剑，错误的使用，会带来其他很多的问题，这里不再详细谈这个话题。

申请大内存

        在<application>标签中，把largeHeap设置为true，Android系统会为该应用额外分配内存。但是不要滥用这个方法。如果一个App真的需要大内存，比如需要打开很多大图片的应用，可以使用这种方式。千万不要因为OOM而使用这种方法，这个时候更应该去检查App的代码是否不合理。

 

 

 

开发人员应该注意的App内存管理方式？

内存溢出

        内存溢出，就是OOM，也就是内存不够用了。有一个典型的例子就是加载了很多没有经过压缩的Bitmap到内存中，这些Bitmap很大，但是又真的在被使用，必须要在内存中，所以这个时候内存就不够用了。这个时候，App再申请更多内存的时候就不行了，系统会抛出OOM。

        解决这种问题：1、减少每个对象占用的内存，比如压缩图片。2、申请大内存。

内存泄露

        内存泄露，就是Memory Leak，也就是本来该被GC回收后还给系统的内存，并没有被GC。多数是因为不合理的对象引用，当一个对象不再使用的时候，由于代码问题，没有正确的释放引用，就导致了内存泄露。

        解决这种问题：1、通过各种内存分析工具，比如MAT，分析运行时的内存映像文件，找出造成内存泄露的代码，然后修改掉。2、适当的使用WeakReference。