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Android 内存管理原理

在Android开发中我们常常遇到app在后台长期不使用时被系统自动回收掉，Android系统是怎么实现这个功能的呢。我们不讨论如何让app保活的方法，主要来说说系统实现这一机制的原理

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在Android系统中使用oom_adj值来描述一个进程的重要程度，它是AMS的Process类型中的一个变量，oom_adj值越小，表示进程越重要，越不容易被杀掉。以下是AMS中定义的一些oom_adj值

可以看到一些运行核心服务的进程的oom_adj为-12（CORE_SERVER_ADJ），这类进程基本不会被杀死。其他未赋值的都在static块中进行了初始化，是通过system/rootdir/init.rc进行配置的：

可以看到前台进程的oom_adj值为0，这类进程时我们正在交互的进程，基本也不会被杀掉；空进程对应的值是15，当系统内存不足是最新杀掉的就是这类进程（这类进程一般指的是所有的activity都destory掉了，并且没有service在运行）。adj值下面描述的是各种内存阀值。比如当系统剩余内存小于6144 * 4kb（ro.EMPTY_APP_MEM）是emty 进程就会被回收掉。这些值对与每个手机厂商生产的手机都是不一样的。以下是oom_adj值对应的内存阀值

如上所说，当系统内存小于6144 * 4kb时empty进程将会被回收掉，而empty进程的oom_adj值为15。在Activity、service、contentProvider、Broadcast Android四大组件的状态的变化都会导致AMS更新对应进程oom_adj值，所以前台进程比后台进程更不容易杀掉，带有service的后台进程比没有service的进程更不容易被杀掉

LMK的全称是low memory killer，它是内核的一个模块。它里面保存了各个进程的pid以及对应的oom_adj，每次AMS调用updateOOmAdj函数更新进程的oom_adj时都会通知LMK模块。

LMK通过linux的shrinker模块来监听系统的内存变化，当系统的剩余内存达到某个阀值时就会杀掉oom_adj值大于这个阀值对应的oom_adj的进程。它会优先杀掉内存占用多的进程，如果杀掉这些进程内存回到了正常值将不会继续杀进程。所以让app不要占用大量的内存也可以起到保活的作用

Android App内存优化

内存优化就是对内存问题的一个预防和解决，做内存优化能让应用挂得少、活得好和活得久。

挂的少：

“挂”指的是 Crash，内存问题导致 Crash 的具体表现就是内存溢出异常 OOM。

活得好：

活得好指的是使用流畅，Android 中造成界面卡顿的原因有很多种，其中一种就是由内存问题引起的。内存问题之所以会影响到界面流畅度，是因为垃圾回收（GC，Garbage Collection），在 GC 时，所有线程都要停止，包括主线程，当 GC 和绘制界面的操作同时触发时，绘制的执行就会被搁置，导致掉帧，也就是界面卡顿。

活得久：

活得久指的是我们的应用在后台运行时不会被干掉。Android 会按照特定的机制清理进程，清理进程时优先会考虑清理后台进程。清理进程的机制就是LowMemoryKiller。在 Android 中不同的进程有着不同的优先级，当两个进程的优先级相同时，低杀会优先考虑干掉消耗内存更多的进程。也就是如果我们应用占用的内存比其他应用少，并且处于后台时，我们的应用能在后台活下来，这也是内存优化为我们应用带来竞争力的一个直接体现。

内存占用是否越少越好？

当系统 内存充足 的时候，我们可以多用 一些获得更好的性能。当系统 内存不足 的时候，我们希望可以做到 ”用时分配，及时释放“。内存优化并不能一刀切。

我们都知道，应用程序的内存分配和垃圾回收都是由Android虚拟机完成的，在Android 5.0以下，使用的是Dalvik虚拟机，5.0及以上，则使用的是ART虚拟机。

Android虚拟机Dalvik和ART

1、内存区域划分

详细请看以下两篇文章（建议全看）：

java内存四大区_JVM内存区域划分

Android 内存机制

2、内存回收

垃圾收集的标记算法（找到垃圾）：

垃圾收集算法（回收垃圾）：

引用类型：强引用、软引用、弱引用、虚引用

对象的有效性=可达性+引用类型

JAVA垃圾回收机制-史上最容易理解看这一篇就够了

Android：玩转垃圾回收机制与分代回收策略

android中还存在低杀机制，这种情况属于系统整机内存不足，直接把应用进程杀掉的情况。

Android后台杀死系列：LowMemoryKiller原理

1、内存溢出

系统会给每个App分配内存空间也就是heap size值，当app占用的内存加上申请的内存超过这个系统分配的内存限额，最终导致OOM(OutOfMemory)使程序崩溃。

通过命令 getprop |grep dalvik.vm.heapsize 可以获取系统允许的最大

注意：在设置了heapgrowthlimit的状况下，单个进程可用最大内存为heapgrowthlimit值。在android开发中，若是要使用大堆，须要在manifest中指定android:largeHeap为true，这样dvm heap最大可达heapsize。

关于heapsize heapgrowthlimit

2、内存泄漏

Android系统虚拟机的垃圾回收是通过虚拟机GC机制来实现的。GC会选择一些还存活的对象作为内存遍历的根节点GC Roots，通过对GC Roots的可达性来判断是否需要回收。内存泄漏就是 在当前应用周期内不再使用的对象被GC Roots引用，造成该对象无法被系统回收，以致该对象在堆中所占用的内存单元无法被释放而造成内存空间浪费，使实际可使用内存变小。简言之，就是 对象被持有导致无法释放或不能按照对象正常的生命周期进行释放。

Android常见内存泄漏汇总

3、内存抖动

指的是在短时间内大量的新对象被实例化，运行时可能无法承载这样的内存分配，在这种情况下就会导致垃圾回收事件被大量调用，影响到应用程序的UI和整体性能，最终可能导致卡顿和OOM。

常见情况：在一些被频繁调用的方法内不断地创建对象。例如在View 的onDraw方法内new 一些新的对象。

注意内存抖动也会导致 OOM，主要原因有如下两点：

1、Android Studio Profiler

作用

优点

内存抖动问题处理实战

理解内存抖动的概念的话，我们就能明白只要能找到抖动过程中所产生的对象及其调用栈，我们就能解决问题，刚好Android Studio 的Porfiler里面的Memory工具就能帮我们记录下我们操作过程中或静止界面所产生的新对象，并且能清晰看到这些对象的调用栈。

选择Profile 中 的Memory ，选择 Record Java/Kotlin allocations，再点击Record开始记录， Record Java/Kotlin allocations 选项会记录下新增的对象。

操作完成之后，点击如图所示的红脑按钮，停止记录。

停止记录后，我们就可以排序（点击 Allocations可以排序）看看哪些对象或基本类型在短时间被频繁创建多个，点击这些新增的对象就可以看到它的完成的调用链了，进而就找找到导致内存抖动的地方在哪里了。

2、利用DDMS 和 MAT(Memory Analyzer tool)来分析内存泄漏

我们利用工具进行内存泄漏分析主要是用对比法：

a.先打开正常界面，不做任何操作，先抓取一开始的堆文件。

b.一顿胡乱操作，回到原来操作前的界面。主动触发一两次GC,过10秒再抓取第二次堆文件。

c.通过工具对比，获取胡乱操作后新增的对象，然后分析这些新增的对象。

DDMS作用:抓取堆文件，主动触发GC。（其实也是可以用Android Studio 的Profile里面的Memory工具来抓取堆文件的，但是我这边在利用Profile 主动触发gc 的时候会导致程序奔溃，也不知道是不是手机的问题，所以没用Android Studio的Profiler）

MAT作用：对堆文件进行对比，找到多出的对象，找到对象的强引用调用链。

以下是详细的过程：

步骤1.打开DDMS,选择需要调试的应用，打开初始界面，点击下图的图标（Dump Hprof File）先获取一次堆文件。

步骤2.对应用随便操作后，回到一开始的界面，先多触发几次GC ，点击下图的图标(Cause Gc)来主动触发GC,然后再次点击 Dump Hprof File 图标来获取堆文件。

步骤3.通过Android Studio Profile 或者 DDMS dump 的堆文件无法在MAT 打开，需要借助android sdk包下的一个工具hprof-conv.exe来转换。

格式为 hprof-conv 旧文件路径名 要转换的名称；

例如：hprof-conv 2022-04-13_17-54-40_827.hprof change.hprof

步骤4.把两份堆文件导入MAT,然后选择其中第二次获取的堆文件，点击 如图所示的 Histogram查看。

步骤5.点击下图图标，Compare To Another Heap Dump ,选择另一份堆文件。

6.会得出下图所示的 Hitogram 展示，我们主要看Objects 这一列。 如下图所示 “+ 2” 则代表前面两份堆文件对比，这个对象多了两个，我们主要就是要分析这些多了出来，没有被回收的对象。

7.加入我们从增加的对象中，看到了MainActivity ，则需要从一开始打开的Hitogram 展示里面找到这个对象的调用栈。如下图所示，搜索MainActivity

8.看到下图所示解雇，然后鼠标右键点击下图红色圈圈着的MainActivity ,选择 Merger Shortest Paths to Gc Roots ，再选择 exclude all phantom/weak/soft etc.references ,就可以看到这个MainActivity 对象的强引用链，至此我们就可以找到MainActivity对象是被什么引用导致无法回收了。

3、内存泄露检测神器之LeakCanary（线下集成）

自行学习了解，接入简单，使用简单，基本可以解决大部分内存泄漏问题。

github地址 ：

学习地址 ：

针对内存抖动的建议：

针对内存泄漏问题的建议：

针对内存溢出问题的建议（主要就是要减少内存占用）：

建议参考：

深入探索 Android 内存优化（炼狱级别）

对于 优化的大方向，我们应该优先去做见效快的地方，主要有以下三部分：内存泄漏、内存抖动、Bitmap。完善监控机制也是我们的重点，能帮助我们对内存问题快速分析和处理。

参考：

深入探索 Android 内存优化（炼狱级别）

Android手机清理内存的方法

和PC用户一样智能手机用户也会遇到手机存储不足的问题，对于Android手机来说因为系统不支持安装程序到SD卡，手机配置的存储容量也有限，很多用户都碰到过安装程序太多系统内存不足的问题。虽然Android2.2系统开始已经支持Apps2SD功能，但是很多用户使用后发现Android2.2系统下仍然有很多应用程序无法安装到SD卡，即可程序支持移动到SD卡，但是还会保留一部分系统文件和隐私文件在手机内存里。另外还有一些程序像Widgets,动态壁纸和一些系统程序，如果安装在SD卡根本无法正常工作，内存不足依然是让很多用户感到棘手的问题。不过Android作为一种优秀的移动操作系统，提供了几种可以清理和释放内存空间的办法，我们总结了下面几点希望可以帮助用户解决燃眉之急。

清理大型应用程序的缓存数据。

1、通过清理程序的缓存文件，释放的内存空间会让你喜出望外。 2、进入手机设置选项，选择设置应用程序管理应用程序。 3、按一下Menu键，选择“按大小排序”选项(如果是Android2.2手机先要选择已下载标签)，然后就可以按照应用程序大小排列所有手机安装的应用程序。 4、点击一款列表中的应用程序，如果程序有缓存文件可以显示大小，直接点击“清除缓存”选项就可以释放这些缓存文件占据的空间。 5、有一些应用程序的缓存文件可能多达数MB，比如GoogleMaps，Market,浏览器和相册程序，清理这几个程序的缓存文件就可以释放相当可观的空间。 6、很多手机厂商都在旗下手机预装了自己开发的UI程序，比如HTCSense,MOTOBLUR等，如果你打算使用LaunherPro或者ADW这样的launcher程序替代HTCSense，你可以清理甚至删除HTCSense的数据文件，这个操作可以让你的'手机多出几十MB空间。 7、另外AndroidMarket还提供一些自动清除缓存文件的应用程序，比如QuickAppCleanCache这款收费软件。对于已经取得root权限的手机用户，可以从Market下载CacheCleaner,CacheMate和MoveCache这些程序来快速方便的清除程序缓存文件。

删除那些你从来不用或者很少使用的应用程序这是很多用户都会面对的问题，默默忍受着手机内存不足的报警，甚至牺牲系统性能，就是舍不得删除那些从来不用或者极少使用的应用程序，这可能也是一种强迫症。删除这些程序你会发现手机从此海阔天空，而且你没有任何损失。移动所以可以移动的应用程序数据到SD卡运行Android2.2系统的手机支持安装应用程序到SD卡，确保检查所有你安装的应用程序如果支持appstoSD卡功能一定要移动到SD卡，对于一些大型软件特别是游戏程序节省的容量相当可观。

不过一定要注意Widgets程序，捆绑Widgets的程序，以及动态壁纸程序和那些需要在后台运行并且和系统进行交互的应用程序不要移动到SD卡存储，否则程序可能无法正常工作。如果觉得每个程序单独设置太麻烦，可以借助Apps2SD和SDMove这样的程序简化操作过程。对于那些动手能力比较强的用户可以通过网上的教程设置应用程序默认安装到SD卡，这样就可以一劳永逸。

Android系统内存管理

部分内容出至林学森的Android内核设计思想。

Android官网内存管理

部分出至

Android本质是Linux所以先从Linux说起。

Linux的内存管理为系统中所有的task提供可靠的内存分配、释放和保护机制。

核心：

虚拟内存

内存分配与释放

内存保护

将外存储器的部分空间作为内存的扩展，如从硬盘划出4GB大小。

当内存资源不足时，系统按照一定算法自动条形优先级低的数据块，并把他们存储到硬盘中。

后续如果需要用到硬盘中的这些数据块，系统将产生“缺页”指令，然后把他们交换回内存中。

这些都是由操作系统内核自动完成的，对上层应用”完全透明“。

每个进程的逻辑地址和物理地址都不是直接对应的，任何进程都没办法访问到它管辖范围外的内存空间——即刻意产生的内存越界与非法访问，操作系统也会马上阻止并强行关闭程序，从而有力的保障应用程序和操作系统的安全和稳定。

一旦发现系统的可用内存达到临界值，机会按照优先级顺序，匆匆低到高逐步杀掉进程，回收内存。

存储位置：/proc/PID/oom_score

优先级策略：

进程消耗的内存

进程占用的CPU时间

oom_adj（OOM权重）

Android平台运行的前提是可用内存是浪费的内存。它试图在任何时候使用所有可用的内存。例如，系统会在APP关闭后将其保存在内存中，以便用户可以快速切换回它们。出于这个原因，Android设备通常运行时只有很少的空闲内存。在重要系统进程和许多用户应用程序之间正确分配内存内对存管理是至关重要。

Android有两种主要的机制来处理低内存的情况：内核交换守护进程(kernel swap daemon)和低内存杀手(low-memory killer)。

当用户在APP之间切换时，Android会在最近使用的（LRU）缓存中保留不在前台的APP，即用户看不到的APP，或运行类似音乐播放的前台服务。如果用户稍后返回APP，系统将重用该进程，从而使APP切换更快。

如果你的APP有一个缓存进程，并且它保留了当前不需要的内存，那么即使用户不使用它，你的APP也会影响系统的整体性能。由于系统内存不足，它会从最近使用最少的进程开始杀死LRU缓存中的进程。该系统还负责处理占用最多内存的进程，并可以终止这些进程以释放RAM。

当系统开始终止LRU缓存中的进程时，它主要是自底向上工作的。系统还考虑哪些进程消耗更多的内存，从而在终止时为系统提供更多的内存增益。你在LRU列表中消耗的内存越少，你就越有可能留在列表中并能够快速恢复。

为了满足RAM的所有需求，Android尝试共享RAM来跨进程通信。它可以做到以下方式：

Android设备包含三种不同类型的内存：RAM、zRAM和storage。

注意：CPU和GPU都访问同一个RAM。

内存被拆分成页。通常每页有4KB的内存。

页面被认为是空闲的或已使用的。

空闲页是未使用的RAM。

已使用页是系统正在积极使用的RAM，分为以下类别：

干净的页面(Clean pages)包含一个文件（或文件的一部分）的一份精确副本存在存储器上。当一个干净的页面不再包含一个精确的文件副本（例如，来自应用程序操作的结果）时，它就变成了脏页。可以删除干净的页，因为它们始终可以使用存储中的数据重新生成；不能删除脏页(Dirty pages)，否则数据将丢失。

内核跟踪系统中的所有内存页。

当确定一个应用程序正在使用多少内存时，系统必须考虑shared pages。APP访问相同的服务或库将可能共享内存页。例如，Google Play Services 和一个游戏APP可能共享一个位置服务。这使得很难确定有多少内存属于这个服务相对于每个APP。

当操作系统想要知道所有进程使用了多少内存时，PSS非常有用，因为页面不会被多次计数。PSS需要很长时间来计算，因为系统需要确定哪些页面是共享的，以及被有多少进程。RSS不区分共享页面和非共享页面（使计算速度更快），更适合于跟踪内存分配的更改。

内核交换守护进程（kswapd）是Linux内核的一部分，它将使用过的内存转换为空闲内存。当设备上的空闲内存不足时，守护进程将变为活动状态。Linux内核保持低和高的可用内存阈值。当空闲内存低于低阈值时，kswapd开始回收内存。当空闲内存达到高阈值，kswapd将停止回收内存。

kswapd可以通过删除干净的页面来回收干净的页面，因为它们有存储器支持并且没有被修改。如果进程试图寻址已删除的干净页，则系统会将该页从存储器复制到RAM。此操作称为请求分页。

kswapd将缓存的私有脏页(private dirty pages)和匿名脏页(anonymous dirty pages)移动到zRAM进行压缩。这样做可以释放RAM中的可用内存（空闲页）。如果进程试图触摸zRAM中脏页，则该页将被解压缩并移回RAM。如果与压缩页关联的进程被终止，则该页将从zRAM中删除。

如果可用内存量低于某个阈值，系统将开始终止进程。

lmkd实现源码要在system/core/lmkd/lmkd.c。

lmkd会创建名为lmkd的socket，节点位于/dev/socket/lmkd，该socket用于跟上层framework交互。

小结：

LMK_TARGET： AMS.updateConfiguration() 的过程中调用 updateOomLevels() 方法, 分别向/sys/module/lowmemorykiller/parameters目录下的minfree和adj节点写入相应信息；

LMK_PROCPRIO： AMS.applyOomAdjLocked() 的过程中调用 setOomAdj() 向/proc/pid/oom_score_adj写入oom_score_adj后直接返回；

LMK_PROCREMOVE： AMS.handleAppDiedLocked 或者 AMS.cleanUpApplicationRecordLocked() 的过程,调用remove(),目前不做任何事,直接返回；

为了进一步帮助平衡系统内存并避免终止APP进程，可以Activity类中实现ComponentCallbacks2接口。提供的onTrimMemory()回调方法允许APP在前台或后台侦听与内存相关的事件，然后释放对象以响应应用程序生命周期或表明系统需要回收内存的系统事件。

onTrimMemory()回调是在Android 4.0（API级别14）中添加的。

对于早期版本，可以使用onLowMemory()，它大致相当于TRIM_MEMORY_COMPLETE事件。

一个专门的驱动。(Linux Kernel 4.12 已移除交给kswapd处理)。

很多时候，kswapd无法为系统释放足够的内存。在这种情况下，系统使用onTrimMemory()通知APP内存不足，应该减少其分配。如果这还不够，内核将开始终止进程以释放内存，它使用低内存杀手（LMK）来完成这个任务。

为了决定要终止哪个进程，LMK使用一个名为oom_adj_score的“out of memory”分数来确定运行进程的优先级，高分的进程首先被终止。

后台应用程序首先被终止，系统进程最后被终止。

下表列出了从高到低的LMK评分类别。第一排得分最高的项目将首先被杀死：

Android Runtime（ART）和Dalvik虚拟机使用分页（Paging）和内存映射（mmapping）来管理内存。应用程序通过分配新对象或触摸已映射页面来修改内存都将保留在RAM中，并且不能被调出。应用程序释放内存的唯一方式是垃圾收集器。

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