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腾讯Android应用开发工程师 胡凯
以下为正文:
Android的内存优化是性能优化中很重要的一部分,而避免OOM又是内存优化中比较核心的一点。这是一篇关于内存优化中如何避免OOM的总结性概要文章,内容大多都是和OOM有关的实践总结概要。理解错误或是偏差的地方,还请多包涵指正,谢谢!
(一)Android的内存管理机制
Google在Android的官网上有这样一篇文章,初步介绍了Android是如何管理应用的进程与内存分配: http://developer.android.com/training/articles/memory.html 。 Android系统的Dalvik虚拟机扮演了常规的内存垃圾自动回收的角色,Android系统没有为内存提供交换区,它使用 paging 与 memory-mapping (mmapping)的机制来管理内存,下面简要概述一些Android系统中重要的内存管理基础概念。
1)共享内存
Android系统通过下面几种方式来实现共享内存:
- Android应用的进程都是从一个叫做Zygote的进程fork出来的。Zygote进程在系统启动,并载入通用的framework的代码与资源之后开始启动。为了启动一个新的程序进程,系统会fork Zygote进程生成一个新的进程,然后在新的进程中加载并运行应用程序的代码。这就使得大多数的RAM pages被用来分配给framework的代码,同时促使RAM资源能够在应用的所有进程之间进行共享。
- 大多数static的数据被mmapped到一个进程中。这不仅仅让同样的数据能够在进程间进行共享,而且使得它能够在需要的时候被paged out。常见的static数据包括Dalvik Code、app resources、so文件等。
- 大多数情况下,Android通过显式的分配共享内存区域(例如ashmem或gralloc)来实现动态RAM区域能够在不同进程之间进行共享的机制。比如,Window Surface在App与Screen Compositor之间使用共享的内存,Cursor Buffers在Content Provider与Clients之间共享内存。
2)分配与回收内存
- 每一个进程的Dalvik Heap都反映了使用内存的占用范围。这就是通常逻辑意义上提到的Dalvik Heap Size,它可以随着需要进行增长,但是增长行为会有一个系统为它设定上限。
- 逻辑上讲的Heap Size和实际物理意义上使用的内存大小是不对等的,Proportional Set Size(PSS)记录了应用程序自身占用以及与其他进程进行共享的内存。
- Android系统并不会对Heap中空闲内存区域做碎片整理。系统仅仅会在新的内存分配之前判断Heap的尾端剩余空间是否足够,如果空间不够会触发GC操作,从而腾出更多空闲的内存空间。在Android的高级系统版本里面针对Heap空间有一个Generational Heap Memory的模型,最近分配的对象会存放在Young Generation区域。当这个对象在该区域停留的时间达到一定程度,它会被移动到Old Generation,最后累积一定时间再移动到Permanent Generation区域。系统会根据内存中不同的内存数据类型分别执行不同的GC操作。例如,刚分配到Young Generation区域的对象通常更容易被销毁回收,同时在Young Generation区域的GC操作速度会比Old Generation区域的GC操作速度更快(如图1所示)。
图1 根据不同内存数据类型执行不同GC操作
每一个Generation的内存区域都有固定的大小。随着新的对象陆续被分配到此区域,当对象总的大小临近这一级别内存区域的阀值时,会触发GC操作,以便腾出空间来存放其他新的对象(如图2所示)。
图2 对象值临近阀值触发GC操作
通常情况下,GC发生的时候,所有的线程都是会被暂停的。执行GC所占用的时间和它发生在哪一个Generation也有关系,Young Generation中的每次GC操作时间是最短的,Old Generation其次,Permanent Generation最长。执行时间的长短也和当前Generation中的对象数量有关,遍历树结构查找20000个对象比起遍历50个对象自然是要慢很多的。
3)限制应用的内存
- 为了整个系统的内存控制需要,Android系统为每一个应用程序都设置一个硬性的Dalvik Heap Size最大限制阈值,这个阈值在不同的设备上会因为RAM大小不同而各有差异。如果你的应用占用内存空间已经接近这个阈值,此时再尝试分配内存的话,很容易引发OutOfMemoryError错误。
- ActivityManager.getMemoryClass()可以用来查询当前应用的Heap Size阈值,这个方法会返回一个整数,表明应用的Heap Size阈值是多少MB(Megabates)。
4)应用切换操作