深入理解Android內存泄漏檢測工具LeakCanary原理

一、LeakCanary簡介

在Android開發中，內存泄漏一直是一個難題。為了解決這一問題，Square Open Source團隊開發了一款內存泄漏檢測庫：LeakCanary。LeakCanary可以非常方便地在運行時檢測應用程序的內存泄漏情況，也因此成為了Android開發中的重要工具之一。

LeakCanary基於一個簡單的原理，即通過引用鏈來判斷對象是否被釋放。如果被釋放的對象在引用鏈中沒有被引用，那麼就可以判斷出該對象已經被釋放，否則就表示該對象存在內存泄漏。

二、LeakCanary原理

下面我們來詳細講解一下LeakCanary的原理。例如我們需要檢測Activity是否存在內存泄漏問題：

public class TestActivity extends Activity {

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

我們需要為該Activity實現RefWatcher，通過監聽其生命周期來判斷是否存在內存泄漏：

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);
    }
}

通過調用LeakCanary的install方法，我們可以獲取到一個RefWatcher實例。refWatcher.watch(this)就是指定了需要檢測的對象，這裡我們選擇檢測當前的Activity。

LeakCanary內部實現原理是，通過覆寫Application的onTrimMemory方法，檢測當前進程的內存情況。當檢測到內存緊張的情況時，會先調用系統的gc()方法，然後再檢查所有被註冊的對象，看看是否有已經被釋放的對象存在引用鏈中。如果有，則判斷為內存泄漏，LeakCanary會將這個內存泄漏的對象和引用鏈信息記錄到HeapAnalyzerService中，再次檢測時就會通過HeapAnalyzerService檢測是否存在內存泄漏問題。

三、LeakCanary使用

使用LeakCanary非常簡單，只需要在項目中添加以下依賴：

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

然後在Application初始化時註冊LeakCanary:

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

這樣就可以在應用程序中使用了，如果內存泄漏，LeakCanary會在Logcat輸出對應信息：

┬───
│ 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

通過Logcat輸出我們可以看到，LeakCanary成功檢測出了內存泄漏信息。我們需要仔細分析這些信息，找到內存泄漏的原因，及時修復Bug。

四、結論

LeakCanary是一個非常實用的內存泄漏檢測庫，在開發中可以使用它監測應用程序是否存在內存泄漏問題，及時發現並修復內存泄漏問題，從而更好地提升應用程序的性能和穩定性。