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【Android】android异常与性能优化深度、高质量学习

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了【Android】android异常与性能优化深度、高质量学习，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含14017字，纯文字阅读大概需要21分钟。

内容图文

1. anr异常

1.1 anr是什么

Application Not Responding ，应用程序无响应的弹框

1.2 造成anr的原因

应用程序的响应性是由Activity Manager和WindowManager系统服务监视的。
当检测到Activity或者BroadcastReceiver中，5秒或10秒没有执行完任务之后，安卓就会弹出ANR对话框，具体是两种情况：

  1. 在Activity或Service中，5秒内无法相应用户的输入事件；
  2. 在BroadcastReceiver中，10秒内无法执行完任务。

造成anr的主要原因就是：主线程中做了耗时操作。

  1. 主线程被IO操作阻塞（从4.0之后，网络IO不允许在主线程中）
  2. 主线程中存在耗时的计算

哪些操作是在主线程呢？

  1. Activity所有生命周期回调，执行在主线程
  2. Service，执行在主线程（想做耗时操作可在IntentService中）
  3. BroadcastReceiver的onReceive回调，执行在主线程
  4. 没有使用子线程的looper的Handler的handleMessage，post（Runnable），执行在主线程
  5. AsyncTask的回调中，除了doInBackground，其他都是执行在主线程

1.3 如何解决anr

  1. 使用Asynctask处理耗时IO操作
  2. 使用Thread或HandlerThread提高优先级
  3. 使用handler来处理工作线程的耗时任务
  4. Activity的onCreate和onResume中不要做耗时操作

2. oom异常

2.1 oom是什么？

Out of meory
当前占用的内存，加上我们申请的内存资源，超过leDalvik虚拟机的最大内存限制，就会抛出oom异常。

2.2 易混淆的概念

内存溢出：oom
内存抖动：短时间内大量对象被创建和释放，会触发gc垃圾回收
内存泄漏：无用的量被有用的量引用，导致无用的量无法被垃圾回收，太多的内存泄漏也会导致oom

2.3 如何解决oom？

2.3.1 有关bitmap优化

  1. 图片显示：加载合适尺寸的图片，如果只需要缩略图就不去加载大图；在RecycleView滑动的时候不调用网络请求加载图片，监听到滑动停止的时候再加载
  2. 及时释放内存：java内存回收机制会不定期地回收垃圾。bitmap是通过bitmapFactory实例化bitmap的，bitmapFactory通过JNI生成bitmap对象，加载bitmap到内存后，包含java和c两部分内存区域，gc是java内存区域的垃圾回收机制，只能回收java的垃圾，不能回收c中的垃圾，所以及时释放内存，释放的是c中的内存。
  3. 图片压缩：将图片加载到内存之前，先计算一个合适的缩放比例，将图片压缩，避免加载大图
  4. inBitmap属性：就算有上千张要显示的图片，也只会占用系统能显示的数量的bitmap内存，类似于内存池
  5. 捕获异常：实例化bitmap时要对oom异常进行捕获。平时捕获的都是Exception，是异常，而oom是Error，此处要捕获Error。

2.3.2 其他优化

  1. listView：convertview / lru 。 对于包含大图的控件，要使用lru机制缓存bitmap。 lru是最近最少使用的机制，三级缓存机制。
  2. 避免在onDraw方法里，执行对象的创建。会引起大量内存抖动
  3. 谨慎使用多进程

3. bitmap的问题

  1. recycle
  2. LRU
  3. 计算inSampleSize
  4. 缩略图
  5. 三级缓存

3.1 recycle 回收

回收，分为两部分，回收java内存，回收native内存
源码注释对于该方法的建议是，如无特殊需要可不调用recycle方法，因为当没有任何引用指向这个bitmap的时候，系统gc会自动回收这部分内存。

3.2. LRU

LRU（Least Recently Used）算法的设计原则是：如果一个数据在最近一段时间没有被访问到，那么在将来它被访问的可能性也很小。也就是说，当限定的空间已存满数据时，应当把最久没有被访问到的数据淘汰。

那就是利用链表和hashmap。

当需要插入新的数据项的时候，如果新数据项在链表中存在（一般称为命中），则把该节点移到链表头部，如果不存在，则新建一个节点，放到链表头部，若缓存满了，则把链表最后一个节点删除即可。

在访问数据的时候，如果数据项在链表中存在，则把该节点移到链表头部，否则返回-1。这样一来在链表尾部的节点就是最近最久未访问的数据项。

可以利用双向链表，并提供head指针和tail指针，这样一来，所有的操作都是O(1)时间复杂度。

Android中：

LruCache，是通过范型类，并用LinkedHashMap来实现的，同时提供给我们get和put方法来拿到和添加缓存对象，LruCache类中最重要的方法是trimToSize方法，会将历史最久且使用频率最低的移出，取而代之是将新的缓存对象添加进去。

利用trimToSize(int)，将最老的（历史久远）最不常用（频率低）的bitmap对象从队列中删除，将对象数量调整为指定值；
利用put(K, V)，将bitmap对象，添加到队列中；
利用remove(K)，将bitmap对象，从队列中删除。

3.3. 计算inSampleSize

public static int calculateInSampleSize(
            BitmapFactory.Options options, int reqWidth, int reqHeight) {
    // Raw height and width of image
    final int height = options.outHeight;
    final int width = options.outWidth;
    int inSampleSize = 1;

    if (height > reqHeight || width > reqWidth) {

        final int halfHeight = height / 2;
        final int halfWidth = width / 2;

        // Calculate the largest inSampleSize value that is a power of 2 and keeps both
        // height and width larger than the requested height and width.
        while ((halfHeight / inSampleSize) >= reqHeight
                && (halfWidth / inSampleSize) >= reqWidth) {
            inSampleSize *= 2;
        }
    }

    return inSampleSize;
}

官网链接：https://developer.android.com/topic/performance/graphics/load-bitmap?hl=zh-cn

3.4. 缩略图

先options.inJustDecodeBounds = true;加载，但是不加载到内存；
再options.inJustDecodeBounds = false;加载缩略图到内存。

    public static Bitmap decodeSampledBitmapFromResource(Resources res, int resId,
            int reqWidth, int reqHeight) {

        // First decode with inJustDecodeBounds=true to check dimensions
        final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);

        // Calculate inSampleSize
        options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth, reqHeight);

        // Decode bitmap with inSampleSize set
        options.inJustDecodeBounds = false;
        return BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
    }

3.5. 三级缓存

网络缓存：速度慢，不是优先加载
本地缓存
内存缓存：速度最快，优先加载

app首次缓存图片时，会从网络中请求这个图片资源（网络缓存）。
当图片加载成功后，会在本地和内存各缓存一份（本地缓存+内存缓存）。
再次通过app请求相同图片时（url相同），会直接从内存缓存或本地缓存中去找，而不会走网络缓存，减少流量耗费。

4. UI卡顿

4.1 UI卡顿原理

卡顿，说明渲染性能没跟上。
所有卡顿的根源，在于安卓系统的渲染性能。做了太多耗时操作，有可能是layout太复杂，也有可能是层叠了太多layout，动画执行次数过多。

问题1:
60fps——》16ms

安卓系统，每隔16ms会触发对界面进行渲染，如果每次渲染都成功，就能达到每秒60帧刷新，就很流畅。如果某些地方很复杂，产生丢帧现象，就会卡顿。

问题2:
overdraw 过度绘制。
某个像素，在同一帧的时间内，被绘制了很多次，常出现在多层次UI结构里。

在开发者设置中，可以查看GPU绘制情况，颜色越红说明同一个像素点绘制次数越多，尽量减少红色，增加蓝色。

4.2 原因分析

  1. 人为在UI线程中做轻微耗时操作，导致UI线程卡顿；
  2. 布局layout过于复杂，无法在16ms内完成渲染；
  3. 同一时间动画执行的次数过多，导致cpu和gpu负载过重；
  4. View过度绘制，导致某些像素在同一帧时间内被绘制很多次，从而导致cpu和gpu负载过重；
  5. View频繁的触发measure、layout，导致measure、layout累计耗时过多及整个View频繁的重新渲染；
  6. 内存频繁触发GC过多，导致暂时阻塞渲染操作；
  7. 冗余资源及逻辑等导致加载和执行缓慢；
  8. ANR。

4.3 如何优化

4.3.1 布局优化

  1. 尽量不要布局嵌套
  2. 把invisible换成gone
  3. 尽量使用weight替代长宽，来减少运算
  4. item存在非常复杂的嵌套时，可以考虑使用自定义的View来取代，可以减少measure和layout的次数

4.3.2 列表和Adapter优化

滑动时不加载图片，不更新item，可以只显示图片的默认值或缩略图
只有在滑动停止后，才加载和更新item

4.3.3 背景和图片等内存分配优化

不要设置过多背景
图片压缩处理

4.3.4 避免ANR

耗时任务放在子线程去处理
用android中的异步消息处理框架

5. 内存泄漏

内存泄漏检测工具：LeakCanary、MAT

内存溢出：（自身大小+申请大小）超出了虚拟机分配的内存大小

内存泄漏：某个不再使用的对象，由于被其他正在使用着的实例引用着，而无法被垃圾回收器回收，导致内存无法释放。 内存泄漏，是无用的量被有用的量引用着，而不是无用的量引用着有用的量，因为无用的量如果还引用着有用的量，那么它就不是个无用的量

为什么会内存泄漏：该被回收的对象不能被回收， 永远存在堆内存中。

android常见的内存泄漏：

  1. 单例
  2. handler 强引用
  3. 线程引起
    如AsyncTask、Runnable等，如果以匿名内部类等形式创建的话，会持有当前外部类Activity的引用，如果Runnable的耗时操作没有完成，Runnable就不会被gc回收，同时Runnable所在的Activity也无法被gc回收，导致内存泄漏。
    解决办法：同handler。1 使用静态内部类；2在activity被销毁的时候，取消runnable任务。
  4. webview
    打开2个网页，为了能快速回退，打开第二个网页的时候，第一个网页也不会被回收。
    最容易的处理方法，就是将webview单独放到一个进程中，当监测到某个进程占用内存过多的时候，系统会kill掉这个进程，同时回收这个进程中的内存。

单例传context不当引发的内存泄漏：

public class SingleInstance {
    private Context mContext;
    private static SingleInstance instance;

	构造函数是private的
    private SingleInstance(Context context) {
        this.mContext = context;
    }

	全局通过getInstance方法才能拿到单例对象
    public static SingleInstance getInstance(Context context) {
        if (instance == null) {
            instance = new SingleInstance(context);
        }
        return instance;
    }
}

传入SingleActivity参数获取单例对象，那么当这个SingleActivity退出的时候，SingleActivity仍无法被回收，因为这个SingleActivity被单例持有（长生命周期的对象，持有了短生命周期的对象的引用，导致短生命周期对象无法被回收），单例的生命周期和app相同：

public class SingleActivity extends Activity {
    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        SingleInstance instance = SingleInstance.getInstance(SingleActivity.this);
    }
}

为了解决这个问题，只需传入一个getApplicationContext，getApplicationContext的生命周期和整个app相同，单例也是。以后传入context可以传递getApplicationContext：

public class Single1Activity extends Activity {
    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        SingleInstance instance = SingleInstance.getInstance(getApplicationContext());
    }
}

handler引发的内存泄漏：

Handler是非静态内部类，定义在这里，会持有外部类HandlerLeakActivity的引用。

handler每隔10分钟发送一次消息，会一直存活，这就影响了gc对HandlerLeakActivity的回收，从而导致内存泄漏。

public class HandlerLeakActivity extends Activity {
	
    private Handler mHandler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        Message message = Message.obtain();
        message.what = 1;
        mHandler.sendMessageDelayed(message,10*60*1000);
    }
}

如果handler中有尚未被处理和发送的message，那么handler就会一直存活，而Message会持有handler的引用，handler会持有外部类Activity的引用，所以，内存泄漏。

解决：
// 1 避免使用handler的非静态内部类，声明成static的
// 2 重写handler，通过弱引用的方式使用activity
// 3 被延时处理的message持有了handler的引用，handler又持有了activity的引用。在activity被摧毁的时候尝试移除message

public class HandlerLeak1Activity extends Activity {
    // 1 避免使用handler的非静态内部类，声明成static的
    private static NoLeakHandler mHandler;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        Message message = Message.obtain();
        message.what = 1;
        mHandler.sendMessageDelayed(message,10*60*1000);
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        // 3 被延时处理的message持有了handler的引用，handler又持有了activity的引用
        // 在activity被摧毁的时候尝试移除message
        mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
    }

    // 2 重写handler，通过弱引用的方式使用activity
    private static class NoLeakHandler extends Handler{
        private WeakReference<HandlerLeak1Activity> mActivity;

        public NoLeakHandler(HandlerLeak1Activity activity){
            mActivity = new WeakReference<>(activity);
        }

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
        }
    }

}

6 内存管理

6.1 内存管理机制概述

  1. 分配机制 ：操作系统会为每个进程分配合理的内存大小，保证每个进程能够正常地运行，避免内存不够用或内存占用过多的现象。
  2. 回收机制：系统内存不足时，有合理的回收和再分配内存的机制。回收时，就要杀死那些正在占有内存的进程，操作系统需要提供一个合理的杀死进程的机制，将副作用降到最低。

6.2 安卓的内存管理机制

  1. 分配机制：弹性分配方式，为每个app的进程分配一个小额的量（根据移动端设备的实际room大小决定）。随着app运行，当前内存可能不够用了，Android会分配额外的内存大小（这是有限制的）。
    原则是：让更多进程存活在内存中。这样下次打开app，不需要重新创建进程，只要恢复已有进程即可。这样能减少应用加载时间，提高用户体验。

  2. 回收机制：

进程分类：

  1. 前台进程：可见可操作
  2. 可见进程：可见不可操作
  3. 服务进程
  4. 后台进程
  5. 空进程

优先级越低的进程，被杀死的概率越大。

前台进程、可见进程、服务进程，正常情况下不会被杀死。

后台进程，被存放在缓存列表中（LRU，最近最少使用），处于列表尾部的进程会先被杀死。

空进程，空进程存在的意义是为了平衡整个系统的性能。

回收效益：android更倾向于杀死一个能回收更多内存的进程，杀死的进程越少对用户影响越少。

6.3 内存管理机制的目标

  1. 更少的占用内存
  2. 在合适的时候，合理释放系统资源。（不能频繁释放对象，内存抖动）
  3. 在系统内存紧张时，能释放掉大部分不重要的资源，为系统提供可用内存
  4. 能合理的在特殊的生命周期中，保存或还原重要数据，以至于系统能正确恢复应用

6.4 内存优化的方法

  1. service完成任务后，尽量停止它。可尽量用IntentService替代service，intentservice有两个好处：1可执行耗时操作；2执行完成后会自己退出
  2. 在UI不可见时，释放一些只有UI使用的资源
  3. 内存紧张时，尽可能多的释放一些非重要资源
  4. 避免滥用bitmap导致的内存浪费
  5. 使用针对内存优化过的数据容器
  6. 避免使用依赖注入的框架
  7. 使用zip对齐的apk
  8. 使用多进程（把消耗过大的模块，和长期在后台执行的模块，移入单独的进程中。开启定位进程，开启消息推送进程）

7. 冷启动优化

7.1 什么是冷启动

1 冷启动定义：
在启动app前，系统中没有该应用的任何进程信息。

2 冷启动和热启动区别：
热启动：用户使用返回键退出应用，然后又进入应用。

启动特点：冷启动，会先创建和初始化Application类，再创建和初始化MainActivity类，开始测量、布局、绘制等，最后显示在界面上；热启动，从已有的进程来启动，所以不会创建和初始化Application类，而是直接创建和初始化MainActivity，开始测量、布局、绘制等，最后显示在界面上。

3 冷启动时间计算：
从应用启动（创建进程）开始计算，到完成视图的第一次绘制（即Activity内容对用户可见）为止。

7.2 冷启动流程

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7.3 对冷启动时间的优化

  1. 减少onCreate方法的工作量
  2. 不要让Application参与业务操作
  3. 不要让Application进行耗时操作
  4. 不要以静态变量的方式在Application中保存数据
  5. 布局（减少布局深度）/ mainThread

8. 其他优化

8.1 在Android中，不要用静态变量存储数据

  1. 静态变量等数据，由于进程已经被杀死而被初始化（数据不安全）
  2. 使用其他数据传输方式：文件/sp/contentProvider

8.2 sharedpreference

  1. 不能跨进程同步（每个进程都会维护一份自己的sp副本，只有在进程结束的时候才能写到文件系统中）
  2. 存储sp的文件过大问题（从sp获取值的时候，可能会阻塞主线程，甚至可能UI卡顿；读写频繁的key和不易变动的key，最好也不要放在一起，容易影响速度；key-value的值永远存在内存中，很耗内存。）

Android五大存储方式：网络，数据库，文件，sharedpreference，contentProvider。

8.3 内存对象序列化

序列化：将对象的状态信息，转化为可以存储或传输的形式的过程。

让对象实现Serializable：java中的序列化接口，用Serializable序列化对象的时候，会产生大量的临时对象，触发大量的垃圾回收，引发内存抖动和UI卡顿，甚至导致oom。

让对象实现Parcelable：Android中的序列化接口，性能更好。不能使用Parcelable去序列化保存在磁盘上的对象，它不是通用的序列化机制，它的本质是为了更好的让对象在进程间通信。

对比：
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8.4 避免在UI线程中做繁重的操作

读取数据库，网络信息，都放到子线程中去。

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的【Android】android异常与性能优化深度、高质量学习全部内容，希望文章能够帮你解决【Android】android异常与性能优化深度、高质量学习所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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来源：【匿名】