前言

内存泄漏是程序界永恒的话题，对于Android开发来说尤为重要，想让你的App表现得更优雅，了解并治理内存泄漏问题势在必行。
通过本篇文章，你将了解到：

  1. 何为内存泄漏?
  2. Android 常见内存泄漏场景
  3. Java匿名内部类会导致泄漏吗？
  4. Java的Lambda是否会泄漏？
  5. Kotlin匿名内部类会导致泄漏吗？
  6. Kotlin的Lambda是否会泄漏？
  7. Kotlin高阶函数的会泄漏吗？
  8. 内存泄漏总结

1. 何为内存泄漏?

简单内存分布


如上图，系统在分配内存的时候，会寻找空闲的内存块进行分配（有些需要连续的存储空间）。
分配成功，则标记该内存块被占用，当内存块不再被使用时，则置为空闲。

占用和被占用涉及到内存的分配和释放，在不同的程序语言里有不同的封装。

C 分配/释放内存函数：

分配：malloc函数
释放：free函数

C++ 分配/释放内存函数：

分配：new函数
释放：delete函数

C/C++ 需要程序员手动分配和释放内存，而我们知道手动的东西容易遗漏。

如果一块内存永远不再被使用，但是又没有被回收，那么这段内存一直无法被复用，这就是内存泄漏

Java内存泄漏

鉴于C/C++ 需要手动释放内存容易遗漏最后造成内存泄漏的问题，Java在内存回收机制上做了改进：
不需要程序员手动释放内存，JVM系统有GC机制，定期扫描不再被引用的对象，将对象所占的的内存空间释放。

你可能会有疑惑：既然都有GC机制了，为啥还会有泄漏呢？
因为GC是根据可达性来判别对象是否还在使用，当GC动作发生时，如果一个对象被gc root对象持有，那么它是无法被回收的。

如上图，obj1~obj5被gc root 直接或间接持有，它们是不会被回收的，而obj6~obj10 没有被gc root持有，它们是可以被回收的。

常见的作为gc root的对象

JVM在发起GC 动作的时候，需要从gc root出发判别对象的可达性，常见的gc root对象：

开发里排查内存泄漏涉及比较多的gc root是：

JNI 变量、静态引用、活动的线程

如果不涉及到JNI开发，我们更多关注的是后两者。

到此，我们知道了Java内存泄漏的缘由：

不再被使用的对象，因为一些不当的操作导致其被gc root持有无法被回收，最终内存泄漏

2. Android 常见内存泄漏场景

经典泄漏问题

Handler使用不当泄漏

先看耳熟能详的Demo：

public class ThirdActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_third);}private Handler handler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(@NonNull Message msg) {super.handleMessage(msg);Log.d("fish", "hello world");}};}

上面有个匿名内部类，继承自Handler。
我们知道在Java里，匿名内部类默认持有外部类引用，并且此处编译器会有提示：

This Handler class should be static or leaks might occur (anonymous android.os.Handler)

意思是：

推荐使用静态类来继承Handler，因为使用匿名内部类可能会有内存泄漏风险

我们做个实验，操作步骤：打开Activity，关闭Activity，观察内存使用状况，是否发生内存泄漏。

问题来了：以上代码会有内存泄漏吗？
答案当然是否定的，因为我们并没有使用handler对象。

将代码改造一下，onCreate里新增如下代码：

handler.sendEmptyMessageDelayed(2, 5000);

此时会发生内存泄漏吗？
当然肉眼是无法证明是否泄漏的，我们通过使用Android Studio自带的性能分析工具：Profiler 进行分析：

果然Activity发生泄漏了。

如何规避此种场景下的内存泄漏呢？

public class ThirdActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_third);new MyHandler().sendEmptyMessageDelayed(2, 5000);}static class MyHandler extends Handler {@Overridepublic void handleMessage(@NonNull Message msg) {super.handleMessage(msg);Log.d("fish", "hello world");}}}

使用静态内部类实现Handler功能，静态内部类默认没有持有外部类引用。
检测结果，没有发生内存泄漏。

无论是匿名内部类还是静态内部类，都没有显式地持有外部类引用，既然匿名内部类会发生泄漏，那为啥还需要匿名内部类呢？
匿名内部类优点：

  1. 无需重新定义新的具名类
  2. 符合条件的匿名内部类可以转为Lambda表达式，简洁
  3. 匿名内部类可以直接访问外部类引用

假若现在需要在收到message时弹出个Toast。
对于匿名内部类的实现很简单：

private Handler handler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(@NonNull Message msg) {super.handleMessage(msg);Toast.makeText(ThirdActivity.this, "hello world", Toast.LENGTH_SHORT).show();}};

因为它默认持有外部类引用。

而对于静态内部类，则提示无法访问外部类对象。

需要给它单独传递外部类引用，相较于匿名内部类比较繁琐。

Handler 泄漏的本质原因

对于当前的Demo来说，匿名内部类隐式持有外部类引用，我们需要需要找到匿名内部类被哪个gc root直接/间接地持有了。

由图可知，最终Activity被Thread持有了。
简单回顾源码流程：

  1. 构造Handler对象时会绑定当前线程的Looper，Looper里持有MessageQueue引用
  2. 当前线程的Looper存储在Thread里的ThreadLocal
  3. 当Handler发送消息的时候，构造Message对象，而该Message对象持有Handler引用
  4. Message对象将会被放置在MessageQueue里
  5. 由此推断，Thread将会间接持有Handler，而Handler又持有外部类引用，最终Thread将会间接持有外部类引用，导致了泄漏

线程使用不当泄漏

先看简单Demo：

public class ThirdActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_third);new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(200000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}});}}

问：上述代码会发生内存泄漏吗？
答：当然不会，因为线程并没有开启。

public class ThirdActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_third);new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(200000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}).start();}}

再分析分析，会有内存泄漏吗？
与之前的Handler一致，匿名内部类会持有外部类的引用，而匿名内部类本身又被线程持有，因此会发生泄漏。

如何规避此种场景下的内存泄漏呢？

有两种方式：
第一种：使用静态内部类替换匿名内部类
此种方式同Handler处理类似。

第二种：使用Lambda替换匿名内部类

public class ThirdActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_third);new Thread(() -> {try {Thread.sleep(200000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}).start();}}

Lambda表达式没有隐式持有外部类，因此此种场景下不会有内存泄漏风险。

注册不当内存泄漏

模拟一个简单下载过程，首先定义一个下载管理类：

public class DownloadManager { private DownloadManager() { } static class Inner {private static final DownloadManager ins = new DownloadManager(); } public static DownloadManager getIns() {return Inner.ins; } private HashMap<String, DownloadListener> map = new HashMap(); //模拟注册 public void download(DownloadListener listener, String path) {map.put(path, listener);new Thread(() -> { //模拟下载 listener.onSuc();}).start(); }}interface DownloadListener { void onSuc(); void onFail();}

外部传入下载路径，下载成功后通知外界调用者：

public class ThirdActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_third);DownloadManager.getIns().download(new DownloadListener() {@Overridepublic void onSuc() {//更新UI}@Overridepublic void onFail() {}}, "hello test");}}

因为需要在下载回调时更新UI，因此选择匿名内部类接收回调，而因为该匿名内部类被静态变量：DownloadManager.ins 持有。
也就是说：

静态变量作为gc root，间接持有匿名内部类，最终持有Activity导致了泄漏

如何规避此种场景下的内存泄漏呢？

有两种方式：

  1. 静态内部类持有Activity弱引用
  2. DownloadManager提供反注册方式，当Activity销毁时反注册从Map里移除回调

3. Java匿名内部类会导致泄漏吗？

线程持有匿名内部类对象

内存泄漏的一些前置知识已经过了一遍，接下来我们从字节码的角度分别分析匿名内部类、Lambda表达式、高阶函数是否存在泄漏问题。
先看Demo：

public class ThirdActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_third);new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Log.d("fish", "hello world");}}).start();}}

当我们进入Activity，而后又退出时，猜猜会发生泄漏吗？
有些小伙伴会说：当然了，线程持有匿名内部类对象，而匿名内部类对象又持有外部类(Activity)引用。
实际上是此处的线程并没有执行耗时任务，很快就结束了，系统回收Activity对象时线程已经结束了，不会再持有匿名内部类对象了。

怎么确定匿名内部类持有外部类引用呢？
一个很直观的表现：

在匿名内部类里访问外部类实例变量，若是编译器没有提示错误，则可以认为匿名内部类持有外部类引用

当然，想要看到石锤就得从字节码出发了。

Java匿名内部类Class文件

build一下并查找Javac的产物：在/build/intermediates/javac 开头的目录下

这里是看不到匿名内部类的，需要到文件浏览器里查找。

可以看出，我们只是声明了一个ThirdActivity类，但是生成了两个Class文件，其中一个是匿名内部类生成的，通常命名方式为：外部类名+“$”+“第几个内部类”+“.class”。
拖到Studio里查看内容：

显然匿名内部类构造函数形参里有外部类的类型，当构造匿名内部类时会传递进去并赋值给匿名内部类的成员变量。

Java匿名内部类字节码

查看字节码方式有多种，可以用javap命令：

javap -c ThirdActivity$1.class

也可以在Android Studio里下载字节码插件：

在源文件上右键选择查看字节码：

可以看出：

  1. New 指令创建匿名内部类对象并复制到操作数栈顶
  2. 加载外部类对象到操作数栈顶
  3. 调用匿名内部类构造函数，并将第2步的栈顶对象传入

如此一来，匿名内部类创建了，并且持有了外部类引用。

回到最初问题，Java匿名内部类是否会泄漏呢？

当外部类销毁的时候，如果匿名内部类被gc root 持有(间接/直接)，那么将会发生内存泄漏

4. Java的Lambda是否会泄漏？

线程持有Lambda对象

将上小结的匿名内部类改造为Lambda（注：不是所有的匿名内部类都可以转为Lambda表达式）

public class ThirdActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_third);new Thread(() -> {Log.d("fish", "hello world");Log.d("fish", "hello world2");}).start();}}

Java Lambda生成的Class文件

Java Lambda并没有生成Class文件。

Java Lambda字节码


Java Lambda并没有生成Class文件，而是通过INVOKEDYNAMIC 指令动态生成Runnable对象，最后传入Thread里。
可以看出，此时生成的Lambda并没有持有外部类引用。

Java Lambda显式持有外部类引用

public class ThirdActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_third);new Thread(() -> {//显式持有外部类引用Log.d("fish", ThirdActivity.class.getName());}).start();}}

再查看字节码：

可以看出，传入了外部类引用。
回到最初问题，Java Lambda是否会泄漏呢？

  1. Lambda没有隐式持有外部类引用，
  2. 若在Lambda内显式持有外部类引用，那么此时和Java 匿名内部类类似的，当外部类销毁的时候，如果Lambda被gc root 持有(间接/直接)，那么将会发生内存泄漏

5. Kotlin匿名内部类会导致泄漏吗？

线程持有匿名内部类对象

class FourActivity : AppCompatActivity() {private lateinit var binding: ActivityFourBindingoverride fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)binding = ActivityFourBinding.inflate(layoutInflater)setContentView(binding.root)Thread(object : Runnable {override fun run() {println("hello world")}}).start()}}

此时匿名内部类会持有外部类引用吗？
先从生成的Class文件入手。

Kotlin 匿名内部类生成的Class文件

Kotlin编译生成的Class目录：build/tmp/kotlin-classes/
查找生成的Class文件：

我们发现生成了Class文件，命名规则：外部类名+方法名+第几个匿名内部类+“.class”

Kotlin 匿名内部类字节码


可以看出，并没有持有外部类引用。

Kotlin 匿名内部类显式持有外部类引用

class FourActivity : AppCompatActivity() {val name = "fish"private lateinit var binding: ActivityFourBindingoverride fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)binding = ActivityFourBinding.inflate(layoutInflater)setContentView(binding.root)Thread(object : Runnable {override fun run() {println("hello world $name")}}).start()}}

查看字节码：

由此可见，构造函数携带了外部类引用。

回到最初问题，Kotlin 匿名内部类是否会泄漏呢？

  1. Kotlin 匿名内部类没有隐式持有外部类引用，
  2. 若在Kotlin 匿名内部类内显式持有外部类引用，那么此时和Java 匿名内部类类似的，当外部类销毁的时候，如果Lambda被gc root 持有(间接/直接)，那么将会发生内存泄漏

6. Kotlin的Lambda是否会泄漏？

线程持有Lambda对象

class FourActivity : AppCompatActivity() {private lateinit var binding: ActivityFourBindingoverride fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)binding = ActivityFourBinding.inflate(layoutInflater)setContentView(binding.root)Thread { println("hello world ") }}}

此时Lambda会持有外部类引用吗？
先从生成的Class文件入手。

Kotlin Lambda生成的Class文件

Kotlin Lambda 并没有生成Class文件。

Kotlin Lambda字节码



可以看出，并没有隐式持有外部类引用。

Kotlin Lambda显式持有外部类引用

class FourActivity : AppCompatActivity() {val name = "fish"private lateinit var binding: ActivityFourBindingoverride fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)binding = ActivityFourBinding.inflate(layoutInflater)setContentView(binding.root)Thread { println("hello world $name") }}}

查看字节码：

由此可见，构造函数携带了外部类引用。

回到最初问题，Kotlin Lambda是否会泄漏呢？

和Java Lambda表述一致

7. Kotlin高阶函数的会泄漏吗？

什么是高阶函数？

将函数类型当做形参或返回值的函数称为高阶函数。
高阶函数在Kotlin里无处不在，是Kotlin简洁写法的一大利器。

高阶函数生成的Class文件

class FourActivity : AppCompatActivity() {private lateinit var binding: ActivityFourBindingoverride fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)binding = ActivityFourBinding.inflate(layoutInflater)setContentView(binding.root)test {println("$it")}}//高阶函数作为形参private fun test(block:(String) -> Unit) {block.invoke("fish")}}

很简单的一个高阶函数，查看生成的Class文件：

查看Kotlin Bytecode内容：

final class com/fish/perform/FourActivity$onCreate$1 extends kotlin/jvm/internal/Lambda implements kotlin/jvm/functions/Function1 {

继承自Lambda，并实现了Function1接口。
它的构造函数并没有形参，说明不会传入外部类引用。

高阶函数的字节码


和之前分析的匿名内部类和Lambda不同的是(虽然高阶函数也可以用Lambda简化表达)：涉及到了GETSTATIC指令。
该指令意思是从静态变量里获取高阶函数的引用，在高阶函数的字节码加载的时候就已经将静态变量初始化：

可以这么理解：

  1. 高阶函数的Class加载的时候会初始化实例，并将该实例存储在静态变量里
  2. 当外部调用高阶函数时，从静态变量里获取高阶函数实例

高阶函数显式持有外部类引用

class FourActivity : AppCompatActivity() {val name="fish"private lateinit var binding: ActivityFourBindingoverride fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)binding = ActivityFourBinding.inflate(layoutInflater)setContentView(binding.root)test {println("$it:$name")}}//高阶函数作为形参private fun test(block:(String) -> Unit) {block.invoke("fish")}}

查看字节码：

构造函数持有了外部类引用，此时并没有生成静态变量（没必要生成，若生成了就是妥妥的内存泄漏了)

回到最初问题，高阶函数是否会泄漏呢？

1.高阶函数没有隐式持有外部类引用，
2. 若在高阶函数内显式持有外部类引用，那么此时和Java 匿名内部类类似的，当外部类销毁的时候，如果高阶函数被gc root 持有(间接/直接)，那么将会发生内存泄漏

8. 内存泄漏总结

简单理解内存泄漏：

  1. 长生命周期的对象持有短生命周期的对象，导致短生命周期的对象在生命周期结束后没有被及时回收，导致内存无法复用，最终泄漏
  2. 合理地释放对短生命周期对象的引用

代码基本都在正文里，此处就不贴github链接了，有疑惑请评论/私信
后续将会继续输出APT/AGP等全系列流程文章，敬请期待。

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