Android内存优化工具

整理下Android内存优化常用的几种工具，top命令、adb shell dumpsys meminfo、Memory Profiler、LeakCanary、MAT

1. top

top命令是Linux下常用的性能分析工具，能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况。

查看top命令的用法

$ adb shell top --help
usage: top [-Hbq] [-k FIELD,] [-o FIELD,] [-s SORT] [-n NUMBER] [-m LINES] [-d SECONDS] [-p PID,] [-u USER,]

Show process activity in real time.

-H	Show threads
-k	Fallback sort FIELDS (default -S,-%CPU,-ETIME,-PID)
-o	Show FIELDS (def PID,USER,PR,NI,VIRT,RES,SHR,S,%CPU,%MEM,TIME+,CMDLINE)
-O	Add FIELDS (replacing PR,NI,VIRT,RES,SHR,S from default)
-s	Sort by field number (1-X, default 9)
-b	Batch mode (no tty)
-d	Delay SECONDS between each cycle (default 3)
-m	Maximum number of tasks to show
-n	Exit after NUMBER iterations
-p	Show these PIDs
-u	Show these USERs
-q	Quiet (no header lines)

Cursor LEFT/RIGHT to change sort, UP/DOWN move list, space to force
update, R to reverse sort, Q to exit.

使用top命令显示一次进程信息，以便讲解进程信息中各字段的含义

^[[41;173RTasks: 754 total,   1 running, 753 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
  Mem:      5.5G total,      5.4G used,      165M free,       76M buffers
 Swap:      2.5G total,      789M used,      1.7G free,      2.4G cached
800%cpu 100%user   3%nice  54%sys 641%idle   0%iow   3%irq   0%sirq   0%host
  PID USER         PR  NI VIRT  RES  SHR S[%CPU] %MEM     TIME+ ARGS
15962 u0_a894      10 -10 6.6G 187M  76M S 75.6   3.2   8:16.55 asia.bluepay.cl+
  785 system       -2  -8 325M  13M 7.6M S 29.7   0.2  84:03.91 surfaceflinger
25255 shell        20   0  35M 2.7M 1.6M R 21.6   0.0   0:00.16 top -n 1
  739 system       -3  -8 177M 3.6M 2.2M S 10.8   0.0  16:00.36 android.hardwar+
16154 u0_i9086     10 -10 1.3G  40M  19M S  5.4   0.6   0:46.18 com.google.andr+
13912 u0_a87       20   0  17G 197M  86M S  5.4   3.4  23:56.88 com.tencent.mm
24789 root         RT  -2    0    0    0 D  2.7   0.0   0:01.36 [mdss_fb0]
24704 root         20   0    0    0    0 S  2.7   0.0   0:01.20 [kworker/u16:12]
20096 u0_a94       30  10 6.1G 137M  53M S  2.7   2.3   0:31.45 com.xiaomi.mark+
 2272 system       18  -2 8.7G 407M 267M S  2.7   7.1 191:11.32 system_server
  744 system       RT   0 1.3G 1.6M 1.4M S  2.7   0.0  72:22.41 android.hardwar+
  442 root         RT   0    0    0    0 S  2.7   0.0   5:59.68 [cfinteractive]
  291 root         -3   0    0    0    0 S  2.7   0.0   5:00.17 [kgsl_worker_th+
   10 root         20   0    0    0    0 S  2.7   0.0   1:55.84 [rcuop/0]
    7 root         20   0    0    0    0 S  2.7   0.0   2:46.82 [rcu_preempt]
25186 shell        20   0  34M 1.9M 1.4M S  0.0   0.0   0:00.71 logcat -v long +
25181 root         20   0    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.00 [kworker/2:3]
25137 root         20   0    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.00 [kworker/1:3]
25118 system       20   0 5.2G  83M  54M S  0.0   1.4   0:01.05 com.android.set+
24946 u0_a57       20   0 5.1G  60M  37M S  0.0   1.0   0:00.82 com.xiaomi.acco+

第 1 行：进程信息

总共(total)：754个
运行中(running)状态：1个
休眠(sleeping)状态：753个
停止(stopped)状态：0个
僵尸(zombie)状态：0个

第 2 行：内存信息

5.5G total：物理内存总量
5.4G used：使用中的内存量
165M free：空闲内存量
76M buffers：缓存的内存量

第 3 行：Swap分区信息

2.5G total：交换区总量
789M used：使用的交换区大小
1.7G free：空闲交换区大小
2.4G cached：缓冲的交换区大小

内存监控时，可以监控swap交换分区的used，如果这个数值在不断的变化，说明内核在不断进行内存和swap的数据交换，这是内存不够用了。

第 4 行：CPU信息

800%cpu：8核cpu
100%user：用户进程使用CPU占比
3%nice：优先值为负的进程占比
54%sys：内核进程使用CPU占比
641%idle：除IO等待时间以外的其它等待时间占比
0%iow：IO等待时间占比
3%irq：硬中断时间占比
0%sirq：软中断时间占比

第 5 行及以下：各进程的状态监控

PID：进程id
USER：进程所属用户
PR：进程优先级
NI：nice值，负值表示高优先级，正值表示低优先级
VIRT：进程使用的虚拟内存总量，VIRT=SWAP+RES
RES：进程使用的、未被换出的物理内存大小，RES=CODE+DATA
SHR：共享内存大小
S：进程状态
%CPU：上次更新到现在的CPU占用时间比
%MEM：使用物理内存占比
TIME+：进程时间的CPU时间总计，单位1/100秒
ARGS：进程名

2. dumpsys meminfo

首先了解下Android中最重要的四大内存指标的概念

指标	全称	含义	等价
USS	Unique Set Size	独占物理内存	进程独占的内存
PSS	Proportional Set Size	实际使用物理内存	PSS = USS + 按比例包含共享库内存
RSS	Resident Set Size	实际使用物理内存	RSS = USS + 包含共享库内存
VSS	Virtual Set Size	虚拟耗用内存	VSS = 进程占用内存（包括虚拟耗用） + 共享库（包括比例分配部分）

我们主要使用USS和PSS来衡量进程的内存使用情况

dumpsys meminfo命令展示的是系统整体内存情况，内存项按进程进行分类

$ adb shell dumpsys meminfo
Applications Memory Usage (in Kilobytes):
Uptime: 168829244 Realtime: 1465769995

// 根据进程PSS占用值从大到小排序
Total PSS by process:
    272,029K: system (pid 2272)
    234,043K: com.tencent.mm (pid 13912 / activities)
    185,914K: com.android.systemui (pid 13606)
    107,294K: com.tencent.mm:appbrand0 (pid 5563)
    101,526K: com.tencent.mm:toolsmp (pid 9287)
     96,645K: com.miui.home (pid 15116 / activities)
    ...

// 以oom来划分，会详细列举所有的类别的进程
Total PSS by OOM adjustment:
    411,619K: Native
         62,553K: android.hardware.camera.provider@2.4-service (pid 730)
         21,630K: logd (pid 579)
         16,179K: surfaceflinger (pid 785)
         ...
    272,029K: System
        272,029K: system (pid 2272)
    361,942K: Persistent
        185,914K: com.android.systemui (pid 13606)
         37,917K: com.android.phone (pid 2836)
         23,510K: com.miui.contentcatcher (pid 3717)
         ...
     36,142K: Persistent Service
         36,142K: com.android.bluetooth (pid 26472)
    101,198K: Foreground
         72,743K: com.miui.securitycenter.remote (pid 4125)
         28,455K: com.android.settings (pid 30919 / activities)
    338,088K: Visible
         96,645K: com.miui.home (pid 15116 / activities)
         46,939K: com.miui.personalassistant (pid 31043)
         36,491K: com.xiaomi.xmsf (pid 4197)
         ...
     47,703K: Perceptible
         17,826K: com.xiaomi.metoknlp (pid 4477)
         10,748K: com.lbe.security.miui (pid 5097)
         10,528K: com.xiaomi.location.fused (pid 4563)
          8,601K: com.miui.mishare.connectivity (pid 4227)
     13,088K: Perceptible Low
         13,088K: com.miui.analytics (pid 19306)
    234,043K: Backup
        234,043K: com.tencent.mm (pid 13912 / activities)
     22,028K: A Services
         22,028K: com.miui.powerkeeper (pid 29762)
    198,787K: Previous
         33,375K: com.android.quicksearchbox (pid 31023)
         23,278K: com.google.android.webview:sandboxed_process0:org.chromium.content.app.SandboxedProcessService0:0 (pid 16154)
    171,434K: B Services
         45,962K: com.tencent.mm:push (pid 14095)
         31,514K: com.tencent.mobileqq:MSF (pid 12051)
         22,691K: com.xiaomi.mi_connect_service (pid 22821)
         ...
    538,062K: Cached
        107,294K: com.tencent.mm:appbrand0 (pid 5563)
        101,526K: com.tencent.mm:toolsmp (pid 9287)
         72,112K: com.tencent.mm:tools (pid 9187)
        ...

// 按内存的类别来进行划分
Total PSS by category:
    692,040K: Native
    328,722K: Dalvik
    199,826K: .art mmap
    129,981K: .oat mmap
    126,624K: .dex mmap
    124,509K: Unknown
     92,666K: .so mmap
     68,189K: Dalvik Other
     53,491K: .apk mmap
     44,104K: Gfx dev
     28,099K: Other mmap
     24,960K: .jar mmap
      7,956K: Ashmem
      3,700K: Stack
      3,368K: Other dev
        450K: .ttf mmap
          4K: Cursor
          0K: EGL mtrack
          0K: GL mtrack
          0K: Other mtrack

// 手机整体内存使用情况
Total RAM: 5,862,068K (status normal)
 Free RAM: 3,794,646K (  538,062K cached pss + 3,189,244K cached kernel +         0K cached ion +    67,340K free)
 Used RAM: 2,657,473K (2,208,101K used pss +   449,372K kernel)
 Lost RAM:   487,987K
     ZRAM:   219,996K physical used for   826,852K in swap (2,621,436K total swap)
   Tuning: 256 (large 512), oom   322,560K, restore limit   107,520K (high-end-gfx)

查看单个进程的内存信息，命令如下

adb shell dumpsys meminfo [pid | packageName]

我们查看下微信的内存信息

$ adb shell dumpsys meminfo com.tencent.mm
Applications Memory Usage (in Kilobytes):
Uptime: 169473031 Realtime: 1466413783

** MEMINFO in pid 13912 [com.tencent.mm] **
                   Pss  Private  Private  SwapPss     Heap     Heap     Heap
                 Total    Dirty    Clean    Dirty     Size    Alloc     Free
                ------   ------   ------   ------   ------   ------   ------
  Native Heap    51987    51924        0    61931   159044   139335    19708
  Dalvik Heap    74302    74272        8     2633   209170   184594    24576
 Dalvik Other    10136    10136        0      290
        Stack       84       84        0        8
       Ashmem        2        0        0        0
      Gfx dev     8808     8808        0        0
    Other dev      156        0      156        0
     .so mmap     9984      984     7436     8493
    .jar mmap     1428        0      560        0
    .apk mmap     2942        0     1008        0
    .ttf mmap     1221        0     1064        0
    .dex mmap    31302       44    30004      528
    .oat mmap     2688        0      232        0
    .art mmap     2792     2352       40     3334
   Other mmap     6932     2752      632        0
      Unknown     4247     4232        4     7493
        TOTAL   293721   155588    41144    84710   368214   323929    44284

 App Summary
                       Pss(KB)
                        ------
           Java Heap:    76664
         Native Heap:    51924
                Code:    41332
               Stack:       84
            Graphics:     8808
       Private Other:    17920
              System:    96989

               TOTAL:   293721       TOTAL SWAP PSS:    84710

 Objects
               Views:      623         ViewRootImpl:        1
         AppContexts:        9           Activities:        1
              Assets:       12        AssetManagers:        0
       Local Binders:      198        Proxy Binders:      183
       Parcel memory:       46         Parcel count:      185
    Death Recipients:      125      OpenSSL Sockets:        1
            WebViews:        0

 SQL
         MEMORY_USED:      156
  PAGECACHE_OVERFLOW:       13          MALLOC_SIZE:      117

 DATABASES
      pgsz     dbsz   Lookaside(b)          cache  Dbname
         4       28             46       721/26/4  /data/user/0/com.tencent.mm/databases/Scheduler.db

 Asset Allocations
    : 409K
    : 12K
    : 1031K

App Summary各项指标解读如下，通常我们需要重点关注Java Heap和Native Heap的大小，如果持续上升，有可能存在内存泄露。

属性	内存组成
Java Heap	Dalvik Heap的Private Dirty + .art mmap的Private Dirty&Private Clean
Native Heap	Native Heap的Private Dirty
Code	.so mmap + .jar mmap + .apk mmap + .ttf.mmap + .dex.mmap + .oat mmap的Private Dirty&Private Clean
Stack	Stack的Private Dirty
Graphics	Gfx dev + EGL mtrack + GL mtrack的Private Dirty&Private Clean

Objects中Views、Activities、AppContexts的异常可以判断有内存泄露，比如刚退出应用，查看Activites是否为0，如果不为0，则有Activity没有销毁。

3. Memory Profiler

Memory Profiler是 Android Profiler 中的一个组件，实时图表展示应用内存使用量，识别内存泄露和抖动，提供捕获堆转储，强制GC以及跟踪内存分配的能力。

Android Profiler官方文档

4. Leak Canary

非常好用的内存泄露检测工具，对于Activity/Fragment的内存泄露检测非常方便。

Square公司开源官网地址，原理后面单独分析。

5. MAT

MAT是Memory Analyzer tool的缩写，是一个非常全面的分析工具，使用相对复杂点。关于安装和配置有很多很好的文章结束，这里就不单独讲了，后面分析具体案例。

Android 内存优化篇 - 使用profile 和 MAT 工具进行内存泄漏检测

使用Android Studio和MAT进行内存泄漏分析

内存问题高效分析方法

接入LeakCanary，监控所有Activity和Fragment的释放，App所有功能跑一遍，观察是否有抓到内存泄露的地方，分析引用链找到并解决问题，如此反复，直到LeakCanary检查不到内存泄露。
adb shell dumpsys meminfo命令查看退出界面后Objects的Views和Activities数目，特别是退出App后数目为否为0。
打开Android Studio Memory Profiler，反复打开关闭页面多次，点击GC，如果内存没有恢复到之前的数值，则可能发生了内存泄露。再点击Profiler的垃圾桶图标旁的heap dump按钮查看当面内存堆栈情况，按包名找到当前测试的Activity，如果存在多份实例，则很可能发生了内存泄露。
对于可疑的页面dump出内存快照文件，转换后用MAT打开，针对性的分析。
观察Memory Profiler每个页面打开时的内存波峰和抖动情况，针对性分析。
开发者选项中打开“不保留后台活动”，App运行一段时间后退到后台，触发GC，dump内存快照。MAT分析静态内容是否有可以优化的地方，比如图片缓存、单例、内存缓存等。

参考资料

深入探索 Android 内存优化（炼狱级别-上）

吐血整理！究极深入Android内存优化

Android 内存优化总结&实践