深入理解Android内存泄漏检测工具LeakCanary原理

一、LeakCanary简介

在Android开发中，内存泄漏一直是一个难题。为了解决这一问题，Square Open Source团队开发了一款内存泄漏检测库：LeakCanary。LeakCanary可以非常方便地在运行时检测应用程序的内存泄漏情况，也因此成为了Android开发中的重要工具之一。

LeakCanary基于一个简单的原理，即通过引用链来判断对象是否被释放。如果被释放的对象在引用链中没有被引用，那么就可以判断出该对象已经被释放，否则就表示该对象存在内存泄漏。

二、LeakCanary原理

下面我们来详细讲解一下LeakCanary的原理。例如我们需要检测Activity是否存在内存泄漏问题：

public class TestActivity extends Activity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
    }
}

我们需要为该Activity实现RefWatcher，通过监听其生命周期来判断是否存在内存泄漏：

public class TestActivity extends Activity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        RefWatcher refWatcher = LeakCanary.install(this.getApplication());
        refWatcher.watch(this);
    }
}

通过调用LeakCanary的install方法，我们可以获取到一个RefWatcher实例。refWatcher.watch(this)就是指定了需要检测的对象，这里我们选择检测当前的Activity。

LeakCanary内部实现原理是，通过覆写Application的onTrimMemory方法，检测当前进程的内存情况。当检测到内存紧张的情况时，会先调用系统的gc()方法，然后再检查所有被注册的对象，看看是否有已经被释放的对象存在引用链中。如果有，则判断为内存泄漏，LeakCanary会将这个内存泄漏的对象和引用链信息记录到HeapAnalyzerService中，再次检测时就会通过HeapAnalyzerService检测是否存在内存泄漏问题。

三、LeakCanary使用

使用LeakCanary非常简单，只需要在项目中添加以下依赖：

dependencies {
    debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:2.7'
}

然后在Application初始化时注册LeakCanary:

public class MyApplication extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        if (LeakCanary.isInAnalyzerProcess(this)) {
            return;
        }
        LeakCanary.install(this);
    }
}

这样就可以在应用程序中使用了，如果内存泄漏，LeakCanary会在Logcat输出对应信息：

┬───
│ GC Root: Java local variable
│
├─ com.example.TestActivity instance
│    Leaked: YES (ObjectWatcher was watching this because com.example.TestActivity received Activity#onDestroy() callback and Activity#mDestroyed is true)
│    key = af5f35c2-dedd-4c86-bf7e-e4b1454881ed
│    watchDurationMillis = 10508
│    retainedDurationMillis = -1
│    mContext instance of com.example.MyApplication
│    mWindow instance of android.view.Window$1
│    mActionBar instance of android.app.ActionBarImpl
│    mActionView instance of com.android.internal.view.menu.ActionMenuView
│    mParent instance of android.widget.LinearLayout
│    mPresenter instance of com.android.internal.view.menu.ActionMenuPresenter
│    ↓ ActionMenuPresenter.mContext
│                      ~~~~~~
├─ android.app.Application$1 instance
│    Leaked: NO (Application is a singleton)
│    ↓ Application$1.this$0
│                     ~~~~~~
├─ com.example.MyApplication instance
│    Leaked: NO (Application is a singleton)
│    ↓ MyApplication.leakToggle
│                     ~~~~~~~~~~
├─ com.example.utils.LeakActivityWatcher instance
│    Leaked: NO (ObjectWatcher was watching this)
│    ↓ LeakActivityWatcher.context
│                          ~~~~~~~
├─ com.example.MyApplication instance
│    Leaked: NO (Application is a singleton)
│    ↓ MyApplication.mActivityWatcher
│                     ~~~~~~~~~~~~~~~~
├─ com.example.utils.LeakActivityWatcher instance
│    Leaked: NO (ObjectWatcher was watching this)
│
├─ android.os.HandlerThread instance
│    Leaked: NO (Thread-62 is running)
│    ↓ HandlerThread.mLooper
│                     ~~~~~~
├─ android.os.Looper instance
│    Leaked: NO (Thread-62 is running)
│    ↓ Looper.mQueue
│             ~~~~~
├─ android.os.MessageQueue instance
│    Leaked: NO (Thread-62 is running)
│    ↓ MessageQueue.mIdleHandlers
│                   ~~~~~~~~~~~~~
├─ java.util.ArrayList instance
│    Leaked: NO (Thread-62 is running)
│    ↓ ArrayList.elementData
│               ~~~~~~~~~~~
├─ java.lang.Object[] array
│    Leaked: NO (Thread-62 is running)
│    Array length: 1
│    ↓ Object[0] android.os.BinderProxy instance
│                   Leaked: NO (Thread-62 is running)
│
├─ android.os.BinderProxy instance
│    Leaked: NO (mContext is a system object)
│    ↓ BinderProxy.mContext
│                  ~~~~~~~
├─ com.android.server.am.ActivityManagerService$MainHandler instance
│    Leaked: NO (mThread is a system object)
│    ↓ ActivityManagerService$MainHandler.this$0
│                                         ~~~~~~
├─ com.android.server.am.ActivityManagerService instance
│    Leaked: NO (mContext is a system object)
│    ↓ ActivityManagerService.mUiContext
│                              ~~~~~~~~~~
╰→ com.android.server.firewall.IntentFirewall instance
​     Leaked: YES (ObjectWatcher was watching this)
​     key = d6bebb1e-13bd-45af-a786-491763d6c3e6
​     watchDurationMillis = 10808
​     retainedDurationMillis = -1

通过Logcat输出我们可以看到，LeakCanary成功检测出了内存泄漏信息。我们需要仔细分析这些信息，找到内存泄漏的原因，及时修复Bug。

四、结论

LeakCanary是一个非常实用的内存泄漏检测库，在开发中可以使用它监测应用程序是否存在内存泄漏问题，及时发现并修复内存泄漏问题，从而更好地提升应用程序的性能和稳定性。