自定义Handler内存泄漏 (图文版)

会飞的虾2024-04-23 10:51

引言

最近在Github上看到一个面试Issue的讨论: 自定义 Handler 时如何有效地避免内存泄漏问题？ 里面有高赞的答案，有详细的文字分析，也有盖楼灌水，但是读后感觉缺少了什么----直观，直观的显示内存是否泄漏，想着结合自己在实际项目中使用Profiler的经历，把他们混合在一起，（中年待业时间多 手动拍脸.jpg)

本篇文章你能get什么？

  • Java/Kotlin内部类、外部类
  • Android Studio Profiler使用
  • 图文并茂展示自定义内部类Handler内存泄漏的情况
  • 自定义Handler的最佳实践

Java/Kotlin内部类&外部类

1. Java内部类

Java内部类按照是否静态来分类： 静态内部类，非静态内部类。

csharp 复制代码 
public class JavaOuter {
    // Class member variables and function
    private String name;
    private int age;

    public void printInfo() {
        System.out.println("name = " + name + ", age = " + age);
    }

    // Class lass static properties and method
    private static String staticName;
    private static int staticAge;

    static void printStaticInfo() {
        System.out.println("static name = " + staticName + ", static age = " + staticAge);
    }

    // Non-static inner class
    class InnerClass {
        public void testInnerClass() {
            name = "tancolo";
            age = 35;
            printInfo();
        }
    }

    // Static inner class
    static class StaticInnerClass {
        public void testInnerClass() {
            staticName = "tancolo";
            staticAge = 35;
            printStaticInfo();
        }
    }
}

Java内部类的使用测试代码：

java 复制代码 
public class JavaDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // Create an object of normal inner class
        JavaOuter.InnerClass innerClass = new JavaOuter().new InnerClass();
        innerClass.testInnerClass();

        // Create an object of static inner class
        JavaOuter.StaticInnerClass staticInnerClass = new JavaOuter.StaticInnerClass();
        staticInnerClass.testInnerClass();
    }
}

注意：

  • Java的非静态内部类的实例化需要依赖构建外部类的实例， 静态内部类不需要。
  • Java的非静态内部类可以访问外部类实例的非静态属性/方法，静态内部类无法访问。

2. Kotlin内部类

kotlin 复制代码 
// Use static variables & function with global variable and function in Kotlin.
private const val staticName = ""
private const val staticAge = 0
fun printStaticName() {
    println("staticName = $staticName, staticAge = $staticAge")
}

class KotlinOuter {
    private var name: String = ""
    private var age: Int = 0

    fun printName() {
        println("name = $name, age = $age")
    }

    // Inner class (non-static inner class)
    inner class RealInnerClass {
        fun testInner() {
            name = "tancolo"
            age = 35
            printName()
        }
    }

    // Nest inner class, the same with static inner class of Java
    class NestClass {
        fun testInner() {
            printStaticName()
        }
    }
}

注意：

  • Kotlin没有staic关键字，没有静态内部类这个说法， 取代的是 内部类 + 嵌套类，对应Java中的非静态内部类 + 静态内部类；
  • Kotlin默认写的是嵌套类(贴心)，要想声明为普通的内部类，需要加上inner关键字。
  • Kotlin的内部类、嵌套类同样需要遵守Java非静态/静态内部类的规则。（因为他们是一伙的）

Kotlin是在Java上添加了"魔法"，以嵌套类为例，查看反编译后的字节码，还是Java的静态内部类那套。

Okay, 做了这么长的铺垫，是为了告知Java/Kotlin中的普通内部类的对象会持有外部类的对象引用，存在内存泄漏的风险。于是，关联上了前文的引言，Activity之类的组件中自定义内部类Handler，是如何导致内存泄漏的？铺垫不嫌多，一个接一个，Android Studio Profiler性能分析工具，来一个。

Profiler工具

不记得是从Android Studio 3.x 还是 4.x开始，Profiler取代了以前的Monitor, 集成度高、观察直观、使用方便。本文只涉及Profiler快速上手部分，目的是直观的展示自定义Handler是否有泄漏的不同情况。

Profiler快速入门图鉴

自定义Handler可能导致内存泄漏情况分析

泄漏的原因？

在正常情况中 Activity等组件 类中有个自定义Handler，Handler实例化中有Activity实例，然后Handler发送消息，handlerMessage处理消息，处理完了， 当Activity finish后，这些资源也就会被GC掉。那么怎么就泄漏了呢？

这里的泄漏是指Activity等组件 当要被GC回收时候，发现该Activity被其他的对象实例持有着，就没办法去回收掉，假如这种Activity不断的被创建，又不能被回收，内存就这么被消耗掉了。

原因是明确的：从Java/Kotlin语言层面来说内部类(非静态内部类)持有外部类对象实例这个性质，在内存泄漏方面存在隐患，需要规范编程。具体到自定义Handler这个例子。

  • 自定义内部类Handler持有外部类Activity的引用,
  • Message持有该Handler的引用, MessageQueue持有Message， Looper持有MessageQueue.
  • 在某些case下，比如消息延迟执行或者Activity中的其他耗时线程要跟Handler协作，会导致当前Activity即使finish掉，走了onDestroy()方法，然后遇到GC，还是不能被回收，因为这个持有链存在，该Activity是被引用的。

如何复现？采用Kotlin

知道原因后就好复现了，采用Handler发送延时消息的方式来复现，这里涉及到几个测试因素：

  1. Inner class （内部类）
  2. Nest class (嵌套类)
  3. WeakReference
  4. RemoveCallbackAndMessage （后文用 remove替代）

根据上述测试因素，我将他们分为8种情况，目的是测试出最佳的工程实践 ， 代码在我Github仓库中有详细的说明 => 传送门

  1. 内部类 ===> 会泄漏
  2. 内部类 + WeakReference ===> 会泄漏
  3. 内部类 + remove ===> 没有泄漏
  4. 内部类 + WeakReference + remove ===> 没有泄漏
  5. 嵌套类 ===> 会泄漏
  6. 嵌套类 + WeakReference ===> 没有泄漏
  7. 嵌套类 + remove ===> 没有泄漏
  8. 嵌套类 + WeakReference + remove ===> 没有泄漏

内部类(Only)

自定义Handler

kotlin 复制代码 
inner class InnerClassHandlerCase1(activity: AppCompatActivity) :
        Handler(Looper.getMainLooper()) {
        private val mActivity: AppCompatActivity

        init {
            mActivity = activity
        }

        override fun handleMessage(msg: Message) {
            println("Inner class case 1 ===> msg arg is ${msg.arg1}")
            Toast.makeText(
                this@TestMemoryLeakHandlerAndActivity,
                "Receive the delay ${msg.arg1} seconds message",
                Toast.LENGTH_SHORT
            ).show()
        }
    }

Handler发送延时消息

kotlin 复制代码 
private fun testInnerClassHandlerCase1() {
        mInnerClassHandlerCase1 = InnerClassHandlerCase1(this)
        findViewById<Button>(R.id.btn_send_message).setOnClickListener {
            // Send message
            Message.obtain().let {
                it.arg1 = MSG_DELAY_TIME
                mInnerClassHandlerCase1.sendMessageDelayed(it, MSG_DELAY_TIME.toLong()) // 60秒延时
                Toast.makeText(this, "Send delay ${it.arg1} seconds message", Toast.LENGTH_SHORT)
                    .show()
                finish()
            }
        }
    }

测试结果

如上描述，单独使用内部类，在我们设置的测试条件中会导致Activity泄漏。Note：这里有个小坑，mActivity: AppCompatActivity 是多余的，为了8个测试整体好看，在内部类构造时把Activity实例也传入，内部类本身是可以通过this@xxx访问外部类属性以及方法的。后面不再赘述

内部类 + WeakReference

自定义Handler

kotlin 复制代码 
inner class InnerClassHandlerCase2(activity: AppCompatActivity) :
        Handler(Looper.getMainLooper()) {
        private val mWeakReferenceActivity: WeakReference<AppCompatActivity>

        init {
            mWeakReferenceActivity = WeakReference(activity)
        }

        override fun handleMessage(msg: Message) {
            println("Inner class case 2 ===> msg arg is ${msg.arg1}")
            Toast.makeText(
                this@TestMemoryLeakHandlerAndActivity,
                "Receive the delay ${msg.arg1} seconds message",
                Toast.LENGTH_SHORT
            ).show()
        }
    }

Handler发送延时消息

kotlin 复制代码 
private fun testInnerClassHandlerCase2() {
        mInnerClassHandlerCase2 = InnerClassHandlerCase2(this)
        findViewById<Button>(R.id.btn_send_message).setOnClickListener {
            // Send message
            Message.obtain().let {
                it.arg1 = MSG_DELAY_TIME
                mInnerClassHandlerCase2.sendMessageDelayed(it, MSG_DELAY_TIME.toLong()) // 60秒延时
                Toast.makeText(this, "Send delay ${it.arg1} seconds message", Toast.LENGTH_SHORT)
                    .show()
                finish()
            }
        }
    }

测试结果

不是说加入了弱引用就不会泄漏， 这里的根本因素是内部类Handler持有外部类Activity实例，跟弱引用mWeakReferenceActivity: WeakReference<AppCompatActivity>没有关系，在设置的测试条件中还是会导致Activity泄漏。

内部类 + remove

自定义Handler

kotlin 复制代码 
inner class InnerClassHandlerCase3(activity: AppCompatActivity) :
        Handler(Looper.getMainLooper()) {
        private val mActivity: AppCompatActivity = activity

        override fun handleMessage(msg: Message) {
            println("Inner class case 3 ===> msg arg is ${msg.arg1}")
            Toast.makeText(
                mActivity,
                "Receive the delay ${msg.arg1} seconds message",
                Toast.LENGTH_SHORT
            ).show()
        }
    }

Handler发送延时消息

kotlin 复制代码 
private fun testInnerClassHandlerCase3() {
        mInnerClassHandlerCase3 = InnerClassHandlerCase3(this)
        findViewById<Button>(R.id.btn_send_message).setOnClickListener {
            // Send message
            Message.obtain().let {
                it.arg1 = MSG_DELAY_TIME
                mInnerClassHandlerCase3.sendMessageDelayed(it, MSG_DELAY_TIME.toLong()) // 60秒延迟
                Toast.makeText(this, "Send delay ${it.arg1} seconds message", Toast.LENGTH_SHORT)
                    .show()
                finish()
            }
        }
    }

测试结果

没有泄漏！这个case没有泄漏的原因是当Activity onDestroy时候把Handler对应的消息以及回调都remove了。这么一来，Activity的持有链不存在，就可以被GC回收。

内部类 + WeakReference + remove

自定义Handler

kotlin 复制代码 
inner class InnerClassHandlerCase4(activity: AppCompatActivity) :
        Handler(Looper.getMainLooper()) {
        private val mWeakReferenceActivity = WeakReference(activity)

        override fun handleMessage(msg: Message) {
            println("Inner class case 4 ===> msg arg is ${msg.arg1}")
            Toast.makeText(
                mWeakReferenceActivity.get(),
                "Receive the delay ${msg.arg1} seconds message",
                Toast.LENGTH_SHORT
            ).show()
        }
    }

Handler发送延时消息

kotlin 复制代码 
private fun testInnerClassHandlerCase4() {
        mInnerClassHandlerCase4 = InnerClassHandlerCase4(this)
        findViewById<Button>(R.id.btn_send_message).setOnClickListener {
            // Send message
            Message.obtain().let {
                it.arg1 = MSG_DELAY_TIME
                mInnerClassHandlerCase4.sendMessageDelayed(it, MSG_DELAY_TIME.toLong())
                Toast.makeText(this, "Send delay ${it.arg1} seconds message", Toast.LENGTH_SHORT)
                    .show()
                finish()
            }
        }
    }

测试结果

没有泄漏！这种 内部类 + WeakReference + remove 是没有必要的, 起作用的还是因为remove了Handler中的消息，把Activity的持有链打破。

嵌套类(Only)

自定义Handler

kotlin 复制代码 
class NestClassHandlerCase1(activity: AppCompatActivity) : Handler(Looper.getMainLooper()) {
        private val mActivity: AppCompatActivity

        init {
            mActivity = activity
        }

        override fun handleMessage(msg: Message) {
            println("Nest class case 1 ===> msg arg is ${msg.arg1}")
            Toast.makeText(
                mActivity,
                "Receive the delay ${msg.arg1} seconds message",
                Toast.LENGTH_SHORT
            ).show()
        }
    }

Handler发送延时消息

kotlin 复制代码 
private fun testNestClassHandlerCase1() {
        mNestClassHandlerCase1 = NestClassHandlerCase1(this)
        findViewById<Button>(R.id.btn_send_message).setOnClickListener {
            // Send message
            Message.obtain().let {
                it.arg1 = MSG_DELAY_TIME
                mNestClassHandlerCase1.sendMessageDelayed(it, MSG_DELAY_TIME.toLong())
                Toast.makeText(this, "Send delay ${it.arg1} seconds message", Toast.LENGTH_SHORT)
                    .show()
                finish()
            }
        }
    }

测试结果

会泄漏！嵌套类是无法访问外部类对象内的方法的，需要传入Activity(Context)到嵌套类中，这在实践开发中普遍。这样一来，外部类Activity的强引用的持有链一直存在，即使Activity finish了，还是无法被GC回收。

嵌套类 + WeakReference

自定义Handler

kotlin 复制代码 
class NestClassHandlerCase2(activity: AppCompatActivity) : Handler(Looper.getMainLooper()) {       
        private val mWeakReferenceActivity = WeakReference(activity)
        private val mWeakReferenceApplicationContext = WeakReference(activity.applicationContext)

        override fun handleMessage(msg: Message) {
            println("Nest class case 2 ===> msg arg is ${msg.arg1}")          
            Toast.makeText(
                //mWeakReferenceActivity.get(), // ERROR
                mWeakReferenceApplicationContext.get(), // CORRECT
                "Receive the delay ${msg.arg1} seconds message",
                Toast.LENGTH_SHORT
            ).show()
        }
    }

Handler发送延时消息

kotlin 复制代码 
private fun testNestClassHandlerCase2() {
        mNestClassHandlerCase2 = NestClassHandlerCase2(this)
        findViewById<Button>(R.id.btn_send_message).setOnClickListener {
            // Send message
            Message.obtain().let {
                it.arg1 = MSG_DELAY_TIME
                mNestClassHandlerCase2.sendMessageDelayed(it, MSG_DELAY_TIME.toLong())
                Toast.makeText(this, "Send delay ${it.arg1} seconds message", Toast.LENGTH_SHORT)
                    .show()
                finish()
            }
        }
    }

测试结果

没有泄漏，从之前的分析上看，MessageQueue持有Message，Message持有Handler,Handler通过传入的Activity对象持有Activity引用，按说也是会泄漏的。其实不然，嵌套内实例本身是不依赖外部类Activity对象引用的，即使MessageQueue会持有传入的Activity的引用，因为弱引用的存在，该Activty的引用可以被GC回收。

嵌套类 + remove

自定义Handler

kotlin 复制代码 
class NestClassHandlerCase3(activity: AppCompatActivity) : Handler(Looper.getMainLooper()) {
        private val mActivity = activity

        override fun handleMessage(msg: Message) {
            println("Nest class case 3 ===> msg arg is ${msg.arg1}")
            Toast.makeText(
                mActivity,
                "Receive the delay ${msg.arg1} seconds message",
                Toast.LENGTH_SHORT
            ).show()
        }
    }

Handler发送延时消息

kotlin 复制代码 
private fun testNestClassHandlerCase3() {
        mNestClassHandlerCase3 = NestClassHandlerCase3(this)
        findViewById<Button>(R.id.btn_send_message).setOnClickListener {
            // Send message
            Message.obtain().let {
                it.arg1 = MSG_DELAY_TIME
                mNestClassHandlerCase3.sendMessageDelayed(it, MSG_DELAY_TIME.toLong())
                Toast.makeText(this, "Send delay ${it.arg1} seconds message", Toast.LENGTH_SHORT)
                    .show()
                finish()
            }
        }
    }

测试结果

没有泄漏！原因也简单，没有WeakReference，但是Activity的持有链被打破了。

嵌套类 + WeakReference + remove

自定义Handler

kotlin 复制代码 
class NestClassHandlerCase4(activity: AppCompatActivity) : Handler(Looper.getMainLooper()) {
        private val mWeakReferenceActivity = WeakReference(activity)

        override fun handleMessage(msg: Message) {
            println("Nest class case 4 ===> msg arg is ${msg.arg1}")
            Toast.makeText(
                mWeakReferenceActivity.get(),
                "Receive the delay ${msg.arg1} seconds message",
                Toast.LENGTH_SHORT
            ).show()
        }
    }

Handler发送延时消息

kotlin 复制代码 
private fun testNestClassHandlerCase4() {
        mNestClassHandlerCase4 = NestClassHandlerCase4(this)
        findViewById<Button>(R.id.btn_send_message).setOnClickListener {
            // Send message
            Message.obtain().let {
                it.arg1 = MSG_DELAY_TIME
                mNestClassHandlerCase4.sendMessageDelayed(it, MSG_DELAY_TIME.toLong())
                Toast.makeText(this, "Send delay ${it.arg1} seconds message", Toast.LENGTH_SHORT)
                    .show()
                finish()
            }
        }
    }

测试结果

没有泄漏，这个是双重buffer(弱引用 + remove消息回调)叠加啊。

总结 自定义Handler最佳实践

关于最佳实践，在引言中提到的issue讨论中，就有写道，本文"洋洋洒洒"的图文只是他们讨论的总结，基于Kotlin开发。

  1. 自定义的嵌套Handler
  2. 加入WeakReference 把传入的Context作为若引用
  3. 当Activity被销毁的时候如果还有消息没有发出去，在onDestroy() removeCallbacksAndMessages(null)清除Message和Runnable

不过对于3. 之前在实际项目中，并没有去remove, 一是，我需要去handler特定Message,即使Activity消失了。二是，这些handler message以及Runnable没有耗时操作，结束就结束了，资源也就会被释放掉。

Android Studio智能提醒

在Android Studio Hedgehog | 2023.1.1 Patch 2这个版本中，发现有很贴心的提醒，之前的版本估计也有。当用Kotlin写内部类时候，IDE会给出提醒，提示会有泄漏，并给出了解决方法，类似上面的 1. 和 2.

求点赞、关注、Star

老实说，写技术博客是件耗时耗力的累活，既要保证写的正确，有逻辑条理，还得是图文并茂。本来觉得1天工夫足矣， 奈何断断续续耗费了几天。本文中所有的代码都会在 github.com/tancolo/wid... 这个仓库中。该仓库我会分门别类的去整理各种widget 不限于自定义view啦，纯Java/Kotlin代码片段啦。感谢掘金社区提供的平台，感谢亲们的阅读，我的首发文章终于完成了。

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