前言
通過Android Studio的Memory Monitor工具，對各種數據類型，如：boolean，int，float，long，SparseArray，HashMap等在內存的占用情況進行分析。對一些特定場景下的代碼編寫，如：String拼接，OnClickListener等所消耗的內存情況進行分析。通過分析，更好的了解了不同情況下堆內存是如何分配的，也確切驗證了以往諸多的代碼經驗，為高效合理的利用內存奠定基礎。
Memory Monitor的基本使用
- 新建MainActivity，啟動APP
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
}
}
-
在 Android Monitor -> Monitors -> Memory 中，點擊"initiate GC"，先手動GC一次，把沒用的內存進行回收。
step1_gc.png -
點擊"Dump Java Heap"，生成.hprof（hprof文件為特定時間點，Java進程的內存快照）
step2_dump.png
以下是根據.hprof文件生成的內存分析表，本文主要關注Shallow Size和Retained Size，其他column含義可以參考官方-HPROF Viewer and Analyzer
Shallow Size和Retained Size
Shallow Size：對象自身占用的內存大小，不包括它引用的對象
Retained Size：對象自身占用的內存大小，加上它直接或間接引用的對象大小
Dominating Size：管轄的內存大小，大部分情況和Retained一致
因為可以通過GC Roots直接訪問，所以左圖的obj3不是藍色節點；而右圖卻是藍色，因為它已經被包含在 Retained size 中。
| Shallow Size | Retained Size（左） | Retained Size（右） | |
|---|---|---|---|
| obj1 | obj1 | obj1+obj2+obj4 | obj1+obj2+obj3+obj4 |
| obj2 | obj2 | obj2+obj4 | obj2+obj3+obj4 |
案例分析
如圖heap_nothing.png，在MainActivity在新建的時候，初始占用內存1776（以下案例分析基于紅米note3機型）。
- case 1：空對象TestModel+未初始化。
public class TestModel {
}
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private TestModel mModel;
...onCreate()
}
只定義TestModel成員變量的情況下，內存占用1780=初始內存+引用類型（4）。所以在項目發版前，要把一些沒有使用到的變量都清理一遍，積少成多，免得造成內存浪費。
- case 2：空對象TestModel+初始化。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private TestModel mModel = new TestModel();
...onCreate()
}
內存占用1788=case1+類信息（8），說明調用new時，即使是空對象，也需要8字節左右的堆空間用于描述該對象的類信息?；贘ava是在new的時候才去申請堆空間的特性，在開發中，可以考慮對象的延遲初始化，養成個好習慣，在使用到的時候才去new。
- case3：TestModel以局部變量的方式進行定義。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
TestModel mModel = new TestModel();
}
}
內存占用未變化，還是初始值1776，說明局部變量生命周期只存在于方法內部，方法結束后，即可被gc回收。除非必須，能使用局部變量的情況，就避免定義成員變量。
- case4：boolean基礎類型。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private boolean mBoolean;
...onCreate()
}
內存占用1777=初始狀態+1，說明基礎類型boolean的引用類型占用1字節。
- case5：Boolean封裝類型。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private Boolean mBoolean;
...onCreate()
}
內存占用1780=初始狀態+4，裝箱類型Boolean本質上也是一個對象，由case1可以推導出引用類型占用4字節。
- case6：Boolean封裝類型+初始化。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private Boolean mBoolean = new Boolean(true);
...onCreate()
}
內存占用1789=case5+9，如圖，Boolean的源碼中有個boolean基礎類型的字段value，當調用"new Boolean(true)"的時候，根據case2可以推導，類描述信息8字節，根據case4可以推導，value基礎類型占用1字節，所以總共增加9字節。
同理，可以推導出以下表格：
| boolean/byte | short/char | int/float/String/引用類型/數組引用 | long/double/類信息 | |
|---|---|---|---|---|
| 內存占用 | 1 | 2 | 4 | 8 |
- case7：TestModel內部類。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private TestModel mModel = new TestModel();
...onCreate()
public class TestModel {
}
}
占用內存1792=case1（1780）+類信息（8）+this引用（4）。
- case8：TestModel靜態內部類。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private TestModel mModel = new TestModel();
...onCreate()
public static class TestModel {
}
}
占用內存1788=case1（1780）+類信息（8），靜態內部類由于沒有外部類的匿名this引用，少占用4字節。
- case9：HashMap和SparseArray的對比。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private Map<Integer, Integer> mMap = new HashMap<>();
private SparseArray<Integer> mSparseArray = new SparseArray();
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
mMap.put(i, i);
mSparseArray.put(i, i);
}
}
}
各添加1000條數據，HashMap占用53168，SparseArray占用18653，說明使用SparseArray替代HashMap更節省內存。
- case10：OnClickListener三種寫法的對比。從節省內存的角度考慮，通過方式3接口回調設置OnClickListener為最優。
寫法1：匿名類
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private Button mButton;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mButton = (Button) findViewById(R.id.button);
mButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
Toast.makeText(MainActivity.this, "hello", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
});
}
}
內存占用=MainActivity（1780）+MainActivity$1（12）=1792。
寫法2：成員變量類
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private Button mButton;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mButton = (Button) findViewById(R.id.button);
mButton.setOnClickListener(mOnClickListener);
}
private View.OnClickListener mOnClickListener = new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
Toast.makeText(MainActivity.this, "hello", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
};
}
內存占用=MainActivity（1784，包含4字節的成員變量）+MainActivity$1（12）=1796。
寫法3：接口回調
public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {
private Button mButton;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mButton = (Button) findViewById(R.id.button);
mButton.setOnClickListener(this);
}
@Override
public void onClick(View v) {
Toast.makeText(MainActivity.this, "hello", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}
內存占用=1780（減少1個成員變量，避免通過new創建新的對象，內存占用最少）。
- case11：String的初始化。
case11_1：
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private String mStr = "aaaaa";
...onCreate()
}
case11_2：
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private String mStr = new String("aaaaa");
...onCreate()
}
"aaaaa"這個String為何占用26字節？按以上方式分析，至少占用內存30=類信息（8）+count（4）+hashCode（4）+char[]引用（4）+char[]數組（10），為何少了4字節？
直接賦值的方式會將"aaaaa"加入到字符串常量池，不占用堆空間；而case11_2的內存占用為 1806=case11_1+26，說明通過new String方式創建的字符串會在堆內存開辟空間。
case12：String的拼接。
case12_1：基于case11_1，作字符串"+"拼接。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private String mStr = "aaaaa";
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
...
mStr += "c";
}
}
可以發現，拼接后內存占用1808=case11_1（1780）+28，而這28的空間正好是"aaaaac"的內存大小，也就是說在"+"拼接的時候，產生了一個臨時的變量用于存儲"aaaaac"的結果，并賦值給mStr。印證了《Effective in Java》的第51條中所說"由于字符串不可變，當2個字符串被連接在一起時，他們的內容都要被拷貝"。同時在淺談StringBuilder這篇文章中也講到了"+"拼接的時候，會轉化為StringBuilder，再通過toString創建一個新的String對象。
case12_2：用StringBuilder進行字符串拼接。
case12_2_1：初始化1個空的StringBuilder
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private StringBuilder mStringBuilder = new StringBuilder();
...onCreate()
}
一個空的StringBuilder就占49字節，類信息（8）+count（4）+shared（1）+value引用（4）+value[]數組（32）=49。value這個字符數組占用了32字節，而我們最多也就添加"aaaaac"6個字符，所以這里可以通過new StringBuilder(6)初始化字符數組的大小，避免浪費。
case12_2_2：使用StringBuilder進行"aaaaa"+"c"的字符串拼接。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private StringBuilder mStringBuilder = new StringBuilder(6);
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
...
mStringBuilder.append("aaaaa");
mStringBuilder.append("c");
}
}
首先在StringBuilder初始化的時候設置了字符數組大小為6，所以StringBuilder的初始內存占用就變小了，而在完成append("aaaaa")，append("c")之后，只要當前字符數組的容量夠用，就不會繼續擴容，避免了String拼接時，內存浪費的問題。當然前提是控制好StringBuilder的char[]初始容量，不然擴容后也會空余一些閑置內存。
總結
1.謹慎創建成員變量：不管有用沒用，非基礎類型的成員變量只要定義了，至少需要4字節，基礎類型成員變量占用大小各不一樣。盡量使用局部變量，縮短變量生命周期，促使GC更快回收。
2.謹慎new：如case2的TestModel，不管該對象是否為空，至少8字節的類信息占用。如case10的Listener，盡量避免不必要的new?？紤]對象的延遲初始化，只有真正使用的時候才new。
3.除非必要，否則盡量使用基礎類型，避免使用裝箱類型。
4.少用內部類：內部類如果不需要訪問到外部類的成員時，可以抽取成獨立外部類，或加static，減少一個this引用（4字節），也可以避免內存泄漏。
5.使用google推薦的數據集合類型SparseArray，ArrayMap替代HashMap。
6.從節省內存的角度考慮，通過接口回調的方式設置OnClickListener為最優。
7.通過StringBuilder替代String進行字符串拼接，最好預先設置好StringBuilder的容量。
