MAT使用入门

原文出处： 高建武 （Granker，@高爷）   

MAT简

MAT(Memory Analyzer Tool)，一个基于Eclipse的内存分析工具，是一个快速、功能丰富的JAVA heap分析工具，它能够帮助咱们查找内存泄漏和减小内存消耗。使用内存分析工具从众多的对象中进行分析，快速的计算出在内存中对象的占用大小，看看是谁阻止了垃圾收集器的回收工做，并能够经过报表直观的查看到可能形成这种结果的对象。

 

MAT

固然MAT也有独立的不依赖Eclipse的版本，只不过这个版本在调试Android内存的时候，须要将DDMS生成的文件进行转换，才能够在独立版本的MAT上打开。不过Android SDK中已经提供了这个Tools，因此使用起来也是很方便的。

MAT工具的下载安装

这里是MAT的下载地址：https://eclipse.org/mat/downloads.php，下载时会提供三种选择的方式：

 

Download MAT

• Update Site 这种方式后面会有一个网址：好比http://download.eclipse.org/mat/1.4/update-site/ ，安装过Eclipse插件的同窗应该知道，只要把这段网址复制到对应的Eclipse的Install New Software那里，就能够进行在线下载了。

   

  MAT with eclipse

• Archived Update Site 这种方式安装的位置和上一种差很少，只不过第一种是在线下载，这一种是使用离线包进行更新，这种方式劣势是当这个插件更新后，须要从新下载离线包，而第一种方式则能够在线下载更新。

• Stand-alone Eclipse RCP Applications 这种方式就是把MAT当成一个独立的工具使用，再也不依附于Eclipse，适合不使用Eclipse而使用Android Studio的同窗。这种方式有个麻烦的地方就是DDMS导出的文件，须要进行转换才能够在MAT中打开。

下载安装好以后，就可使用MAT进行实际的操做了。

Android(Java)中常见的容易引发内存泄露的不良代码

使用MAT工具以前，要对Android的内存分配方式有基本的了解，对容易引发内存泄露的代码也要保持敏感，在代码级别对内存泄露的排查，有助于内存的使用。

Android主要应用在嵌入式设备当中，而嵌入式设备因为一些众所周知的条件限制，一般都不会有很高的配置，特别是内存是比较有限的。若是咱们编写的代码当中有太多的对内存使用不当的地方，不免会使得咱们的设备运行缓慢，甚至是死机。为了可以使得Android应用程序安全且快速的运行，Android的每一个应用程序都会使用一个专有的Dalvik虚拟机实例来运行，它是由Zygote服务进程孵化出来的，也就是说每一个应用程序都是在属于本身的进程中运行的。一方面，若是程序在运行过程当中出现了内存泄漏的问题，仅仅会使得本身的进程被kill掉，而不会影响其余进程（若是是system_process等系统进程出问题的话，则会引发系统重启）。另外一方面Android为不一样类型的进程分配了不一样的内存使用上限，若是应用进程使用的内存超过了这个上限，则会被系统视为内存泄漏，从而被kill掉。

常见的内存使用不当的状况

• 查询数据库没有关闭游标
  描述：
  程序中常常会进行查询数据库的操做，可是常常会有使用完毕Cursor后没有关闭的状况。若是咱们的查询结果集比较小，对内存的消耗不容易被发现，只有在常时间大量操做的状况下才会复现内存问题，这样就会给之后的测试和问题排查带来困难和风险。
  示例代码：
  

   

   

   

   

   

  Java

   

  1 2 3 4

  Cursor cursor = getContentResolver().query(uri ...);   if (cursor.moveToNext()) {    ... ... }

  
  修正示例代码:
  

   

   

   

   

   

  Java

   

  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

  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       }   } }

• 构造Adapter时，没有使用缓存的 convertView
  描述：以构造ListView的BaseAdapter为例，在BaseAdapter中提供了方法：
  

   

   

   

   

   

   

  Java

   

  1	public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent)

  
  来向ListView提供每个item所须要的view对象。初始时ListView会从BaseAdapter中根据当前的屏幕布局实例化必定数量的view对象，同时ListView会将这些view对象缓存起来。当向上滚动ListView时，原先位于最上面的list item的view对象会被回收，而后被用来构造新出现的最下面的list item。这个构造过程就是由getView()方法完成的，getView()的第二个形参 View convertView就是被缓存起来的list item的view对象(初始化时缓存中没有view对象则convertView是null)。
  由此能够看出，若是咱们不去使用convertView，而是每次都在getView()中从新实例化一个View对象的话，即浪费资源也浪费时间，也会使得内存占用愈来愈大。ListView回收list item的view对象的过程能够查看:android.widget.AbsListView.java –> void addScrapView(View scrap) 方法。

   

  示例代码：

   

   

   

   

   

   

  Java

   

  1 2 3 4 5

  public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) { View view = new Xxx(...); ... ... return view; }

  示例修正代码：

   

   

   

   

   

   

  Java

   

  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

  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; }

  关于ListView的使用和优化，能够参这两篇文章：

• Using lists in Android (ListView) – Tutorial
  ]()

• Making ListView Scrolling Smooth

• Bitmap对象不在使用时调用recycle()释放内存
  描述：有时咱们会手工的操做Bitmap对象，若是一个Bitmap对象比较占内存，当它不在被使用的时候，能够调用Bitmap.recycle()方法回收此对象的像素所占用的内存。
  另外在最新版本的Android开发时，使用下面的方法也能够释放此Bitmap所占用的内存
  

   

   

   

   

   

  Java

   

  1 2 3 4 5

  Bitmap bitmap ; ... bitmap初始化以及使用 ... bitmap = null;

• 释放对象的引用
  描述：这种状况描述起来比较麻烦，举两个例子进行说明。

   

  示例A：
  假设有以下操做

   

   

   

   

   

  Java

   

  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

  public class DemoActivity extends Activity { ... ... private Handler mHandler = ... private Object obj; public void operation() {   obj = initObj();   ...   [Mark]   mHandler.post(new Runnable() {          public void run() {           useObj(obj);          }   }); } }

  咱们有一个成员变量 obj，在operation()中咱们但愿可以将处理obj实例的操做post到某个线程的MessageQueue中。在以上的代码中，即使是mHandler所在的线程使用完了obj所引用的对象，但这个对象仍然不会被垃圾回收掉，由于DemoActivity.obj还保有这个对象的引用。因此若是在DemoActivity中再也不使用这个对象了，能够在[Mark]的位置释放对象的引用，而代码能够修改成：

   

   

   

   

   

  Java

   

  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

  public void operation() { obj = initObj(); ... final Object o = obj; obj = null; mHandler.post(new Runnable() {      public void run() {          useObj(o);      } } }

  示例B：
  假设咱们但愿在锁屏界面(LockScreen)中，监听系统中的电话服务以获取一些信息(如信号强度等)，则能够在LockScreen中定义一个PhoneStateListener的对象，同时将它注册到TelephonyManager服务中。对于LockScreen对象，当须要显示锁屏界面的时候就会建立一个LockScreen对象，而当锁屏界面消失的时候LockScreen对象就会被释放掉。

  可是若是在释放LockScreen对象的时候忘记取消咱们以前注册的PhoneStateListener对象，则会致使LockScreen没法被垃圾回收。若是不断的使锁屏界面显示和消失，则最终会因为大量的LockScreen对象没有办法被回收而引发OutOfMemory,使得system_process进程挂掉。

  总之当一个生命周期较短的对象A，被一个生命周期较长的对象B保有其引用的状况下，在A的生命周期结束时，要在B中清除掉对A的引用。

• 其余
  Android应用程序中最典型的须要注意释放资源的状况是在Activity的生命周期中，在onPause()、onStop()、onDestroy()方法中须要适当的释放资源的状况。因为此状况很基础，在此不详细说明，具体能够查看官方文档对Activity生命周期的介绍，以明确什么时候应该释放哪些资源。

使用MAT进行内存调试

要调试内存，首先须要获取HPROF文件,HPROF文件是MAT能识别的文件，HPROF文件存储的是特定时间点，java进程的内存快照。有不一样的格式来存储这些数据，总的来讲包含了快照被触发时java对象和类在heap中的状况。因为快照只是一瞬间的事情，因此heap dump中没法包含一个对象在什么时候、何地（哪一个方法中）被分配这样的信息。

使用Eclipse获取HPROF文件

这个文件可使用DDMS导出，DDMS中在Devices上面有一排按钮，选择一个进程后（即在Devices下面列出的列表中选择你要调试的应用程序的包名），点击Dump HPROF file 按钮：

 

Dump HEAP with DDMS

选择存储路径保存后就能够获得对应进程的HPROF文件。eclipse插件能够把上面的工做一键完成。只须要点击Dump HPROF file图标，而后MAT插件就会自动转换格式，而且在eclipse中打开分析结果。eclipse中还专门有个Memory Analysis视图 ，获得对应的文件后，若是安装了Eclipse插件，那么切换到Memory Analyzer视图。使用独立安装的，要使用Android SDK自带的的工具（hprof-conv 位置在sdk/platform-tools/hprof-conv）进行转换

 

 

 

 

 

Java

 

1	hprof-conv xxx.xxx.xxx.hprof xxx.xxx.xxx.hprof

转换事后的.hprof文件便可使用MAT工具打开了。

使用Android Studio获取HPROF文件

使用Android Studio一样能够导出对应的HPROF文件：

 

Android-Studio

最新版本的Android Studio得在文件上右键转换成标准的HPROF文件，在能够在MAT中打开。

MAT主界面介绍

这里介绍的不是MAT这个工具的主界面，而是导入一个文件以后，显示OverView的界面。

1. 打开通过转换的hprof文件：

    

   open hprof

   若是选择了第一个，则会生成一个报告。这个无大碍。

    

   Leak Suspects

2. 选择OverView界面：

    

   System OverView

   咱们须要关注的是下面的Actions区域

    

   Dominator Tree

• Top Consumers ： 经过图形列出最大的object

   

  Top Consumers

• Duplicate Class：经过MAT自动分析泄漏的缘由

• Histogram：列出内存中的对象，对象的个数以及大小

   

  Histogram

• Dominator Tree：列出最大的对象以及其依赖存活的Object （大小是以Retained Heap为标准排序的）

通常Histogram和 Dominator Tree是最经常使用的。

MAT中一些概念介绍

要看懂MAT的列表信息，Shallow heap、Retained Heap、GC Root这几个概念必定要弄懂。

Shallow heap

Shallow size就是对象自己占用内存的大小，不包含其引用的对象。

• 常规对象（非数组）的Shallow size有其成员变量的数量和类型决定。

• 数组的shallow size有数组元素的类型（对象类型、基本类型）和数组长度决定

由于不像c++的对象自己能够存放大量内存，java的对象成员都是些引用。真正的内存都在堆上，看起来是一堆原生的byte[], char[], int[]，因此咱们若是只看对象自己的内存，那么数量都很小。因此咱们看到Histogram图是以Shallow size进行排序的，排在第一位第二位的是byte，char 。

Retained Heap

Retained Heap的概念，它表示若是一个对象被释放掉，那会由于该对象的释放而减小引用进而被释放的全部的对象（包括被递归释放的）所占用的heap大小。因而，若是一个对象的某个成员new了一大块int数组，那这个int数组也能够计算到这个对象中。相对于shallow heap，Retained heap能够更精确的反映一个对象实际占用的大小（由于若是该对象释放，retained heap均可以被释放）。

这里要说一下的是，Retained Heap并不老是那么有效。例如我在A里new了一块内存，赋值给A的一个成员变量。此时我让B也指向这块内存。此时，由于A和B都引用到这块内存，因此A释放时，该内存不会被释放。因此这块内存不会被计算到A或者B的Retained Heap中。为了纠正这点，MAT中的Leading Object（例如A或者B）不必定只是一个对象，也能够是多个对象。此时，(A, B)这个组合的Retained Set就包含那块大内存了。对应到MAT的UI中，在Histogram中，能够选择Group By class, superclass or package来选择这个组。

为了计算Retained Memory，MAT引入了Dominator Tree。加入对象A引用B和C，B和C又都引用到D（一个菱形）。此时要计算Retained Memory，A的包括A自己和B，C，D。B和C由于共同引用D，因此他俩的Retained Memory都只是他们自己。D固然也只是本身。我以为是为了加快计算的速度，MAT改变了对象引用图，而转换成一个对象引用树。在这里例子中，树根是A，而B，C，D是他的三个儿子。B，C，D再也不有相互关系。把引用图变成引用树，计算Retained Heap就会很是方便，显示也很是方便。对应到MAT UI上，在dominator tree这个view中，显示了每一个对象的shallow heap和retained heap。而后能够以该节点位树根，一步步的细化看看retained heap究竟是用在什么地方了。要说一下的是，这种从图到树的转换确实方便了内存分析，但有时候会让人有些疑惑。原本对象B是对象A的一个成员，但由于B还被C引用，因此B在树中并不在A下面，而极可能是平级。

为了纠正这点，MAT中点击右键，能够List objects中选择with outgoing references和with incoming references。这是个真正的引用图的概念，

• outgoing references ：表示该对象的出节点（被该对象引用的对象）。

• incoming references ：表示该对象的入节点（引用到该对象的对象）。

为了更好地理解Retained Heap，下面引用一个例子来讲明：

把内存中的对象当作下图中的节点，而且对象和对象之间互相引用。这里有一个特殊的节点GC Roots，这就是reference chain(引用链)的起点:

 

Paste_Image.png

 

Paste_Image.png

从obj1入手，上图中蓝色节点表明仅仅只有经过obj1才能直接或间接访问的对象。由于能够经过GC Roots访问，因此左图的obj3不是蓝色节点；而在右图倒是蓝色，由于它已经被包含在retained集合内。
因此对于左图，obj1的retained size是obj一、obj二、obj4的shallow size总和；
右图的retained size是obj一、obj二、obj三、obj4的shallow size总和。
obj2的retained size能够经过相同的方式计算。

GC Root

GC发现经过任何reference chain(引用链)没法访问某个对象的时候，该对象即被回收。名词GC Roots正是分析这一过程的起点，例如JVM本身确保了对象的可到达性(那么JVM就是GC Roots)，因此GC Roots就是这样在内存中保持对象可到达性的，一旦不可到达，即被回收。一般GC Roots是一个在current thread(当前线程)的call stack(调用栈)上的对象（例如方法参数和局部变量），或者是线程自身或者是system class loader(系统类加载器)加载的类以及native code(本地代码)保留的活动对象。因此GC Roots是分析对象为什么还存活于内存中的利器。

MAT中的一些有用的视图

Thread OvewView

Thread OvewView能够查看这个应用的Thread信息：

 

Thread OvewView

Group

在Histogram和Domiantor Tree界面，能够选择将结果用另外一种Group的方式显示（默认是Group by Object），切换到Group by package，能够更好地查看具体是哪一个包里的类占用内存大，也很容易定位到本身的应用程序。

 

Group

Path to GC Root

在Histogram或者Domiantor Tree的某一个条目上，右键能够查看其GC Root Path：

 

Path to GC Root

这里也要说明一下Java的引用规则：
从最强到最弱，不一样的引用（可到达性）级别反映了对象的生命周期。

• Strong Ref(强引用)：一般咱们编写的代码都是Strong Ref，于此对应的是强可达性，只有去掉强可达，对象才被回收。

• Soft Ref(软引用)：对应软可达性，只要有足够的内存，就一直保持对象，直到发现内存吃紧且没有Strong Ref时才回收对象。通常可用来实现缓存，经过java.lang.ref.SoftReference类实现。

• Weak Ref(弱引用)：比Soft Ref更弱，当发现不存在Strong Ref时，马上回收对象而没必要等到内存吃紧的时候。经过java.lang.ref.WeakReference和java.util.WeakHashMap类实现。

• Phantom Ref(虚引用)：根本不会在内存中保持任何对象，你只能使用Phantom Ref自己。通常用于在进入finalize()方法后进行特殊的清理过程，经过 java.lang.ref.PhantomReference实现。

点击Path To GC Roots –> with all references

 

Path To GC Roots

参文档

1. Shallow and retained sizes

2. MAT的wiki：http://wiki.eclipse.org/index.php/MemoryAnalyzer

3. http://cxy.liuzhihengseo.com/529.html  QQ技术交流群290551701