研究了一波 Android Native C 內(nèi)存泄漏的調(diào)試

最近在調(diào)試Android Native層的內(nèi)存泄漏問題，整理了一些筆記，分享一下

如何查看內(nèi)存信息？

• 在代碼中打印，開啟一個(gè)線程，間隔固定時(shí)間打印出當(dāng)前內(nèi)存信息【有好多種獲取內(nèi)存信息的API，這里只列出其中一種方式，親測有效】

private void startMemProfiler() {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true) {
displayMemory();
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();
}

private void displayMemory() {
final ActivityManager activityManager = (ActivityManager) getSystemService(ACTIVITY_SERVICE);
ActivityManager.MemoryInfo info = new ActivityManager.MemoryInfo();
activityManager.getMemoryInfo(info);
Log.i(TAG, "系統(tǒng)剩余內(nèi)存:" (info.availMem / (1024 * 1024)) "M");
Log.i(TAG, "系統(tǒng)是否處于低內(nèi)存運(yùn)行：" info.lowMemory);
Log.i(TAG, "當(dāng)系統(tǒng)剩余內(nèi)存低于" (info.threshold / (1024 * 1024)) "M" "時(shí)就看成低內(nèi)存運(yùn)行");
Log.i(TAG, "系統(tǒng)已經(jīng)分配的native內(nèi)存：" (Debug.getNativeHeapAllocatedSize() / (1024 * 1024)) "M");
Log.i(TAG, "系統(tǒng)還剩余的native內(nèi)存：" (Debug.getNativeHeapFreeSize() / (1024 * 1024)) "M");
Log.i(TAG, "系統(tǒng)的所有native內(nèi)存大?。? (Debug.getNativeHeapSize() / (1024 * 1024)) "M");
}

• 使用adb命令行

adb shell dumpsys meminfo /
adb shell dumpsys meminfo tv.danmaku.bili
dumpsys meminfo顯示的信息如圖所示：

Android 關(guān)鍵內(nèi)存項(xiàng)介紹

這里僅介紹我們需要重點(diǎn)關(guān)注的字段：

• Dalvik Heap：虛擬機(jī)占用的內(nèi)存，可以理解為Java層占用的內(nèi)存。

  
  

• Native Heap：Native層占用的堆內(nèi)存，可以理解為C/C 側(cè)占用的內(nèi)存?！疚覀冃枰攸c(diǎn)關(guān)注的項(xiàng)】

  
  

• Private Dirty/Clean：進(jìn)程私有的內(nèi)存，進(jìn)程銷毀后，該部分內(nèi)存可以被回收【Dirty/Clean：該頁面是否被修改過，如果被修改過，即dirty，在頁面被淘汰的時(shí)候，就會(huì)把該頁面換出?！?

  
  

• VSS（Virtual Set Size）：表示一個(gè)進(jìn)程可訪問的全部內(nèi)存地址空間的大小。這個(gè)大小包括了進(jìn)程已經(jīng)申請(qǐng)但尚未使用的內(nèi)存空間。在實(shí)際中很少用這種方式來表示進(jìn)程占用內(nèi)存的情況，用它來表示單個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存使用情況是不準(zhǔn)確的?！緢D中沒有展示，但Linux中有這個(gè)東西】

  
  

• RSS（Resident Set Size）：表示一個(gè)進(jìn)程在RAM中實(shí)際使用的空間地址大小，包括了全部共享庫占用的內(nèi)存，這種表示進(jìn)程占用內(nèi)存的情況也是不準(zhǔn)確的?！緢D中沒有展示，但Linux中有這個(gè)東西】

  
  

• PSS（Proportional Set Size）：表示一個(gè)進(jìn)程在RAM中實(shí)際使用的空間地址大小，它按比例包含了共享庫占用的內(nèi)存。假如有3個(gè)進(jìn)程使用同一個(gè)共享庫，那么每個(gè)進(jìn)程的PSS就包括了1/3大小的共享庫內(nèi)存。這種方式表示進(jìn)程的內(nèi)存使用情況較準(zhǔn)確，但當(dāng)只有一個(gè)進(jìn)程使用共享庫時(shí)，其情況和RSS一模一樣。
  【PSS 衡量的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以將所有進(jìn)程的 PSS 加起來確定所有進(jìn)程占用的實(shí)際內(nèi)存。這表示 PSS 是一種理想的方式，可用來衡量進(jìn)程的實(shí)際 RAM 占用比重，以及相對(duì)于其他進(jìn)程和可用的總 RAM 而言，對(duì) RAM 的占用情況?！?

  
  

• USS（Unique Set Size）：表示一個(gè)進(jìn)程本身占用的內(nèi)存空間大小，不包含其它任何成分，這是表示進(jìn)程內(nèi)存大小的最好方式！【圖中沒有展示，但Linux中有這個(gè)東西】【所以有：VSS>=RSS>=PSS>=USS】

  
  

• Graphics：圖形緩沖區(qū)隊(duì)列為向屏幕顯示像素（包括 GL 表面、GL 紋理等等）所使用的內(nèi)存。（請(qǐng)注意，這是與 CPU 共享的內(nèi)存，不是 GPU 專用內(nèi)存。）【官方文檔這么說的，具體啥意思我也沒看懂，https://developer.android.com/studio/profile/memory-profiler】

  
  

• 其他字段如果想要了解可以參考官方文檔：https://developer.android.com/studio/command-line/dumpsys

  
  

如何調(diào)試內(nèi)存泄漏

• 通過排除法 打印當(dāng)前內(nèi)存信息（上面介紹過）的方法，懷疑哪里就注釋掉哪里，看還會(huì)不會(huì)有泄漏【比較糙】。

  
  

• 代碼層全局覆蓋malloc和free，本質(zhì)就是記錄下來每個(gè)malloc的節(jié)點(diǎn)，存到鏈表里，free的時(shí)候?qū)⒐?jié)點(diǎn)從鏈表里移除，如果最后鏈表中還有節(jié)點(diǎn)，則表示有內(nèi)存泄漏?！敬蠖鄶?shù)場景中好用，但只能檢測當(dāng)前代碼內(nèi)存的C語言代碼，不能檢測其他庫的泄漏】

  
  

• 重載operator new 和 operator delete，原理和上面類似?！局荒軝z測C 使用new delete操作的內(nèi)存，不能檢測malloc和free操作的內(nèi)存】

  
  

• 使用Android Studio Profiler工具：需要Android10以上版本，具體可以看：https://developer.android.com/studio/profile/memory-profiler?！菊w感覺不太好用】

  
  

• 在Demo側(cè)集成tencent/matrix，可以選擇hook某個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫下的malloc和free符號(hào)，如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)動(dòng)態(tài)庫中存在內(nèi)存泄漏，會(huì)打印出泄漏的堆棧信息?！就扑]使用】

  
  

matrix的使用通過集成matrix庫，可以選擇hook某個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫的malloc和free符號(hào)，然后工作方式和libctools類似，存儲(chǔ)malloc的節(jié)點(diǎn)，free時(shí)候就刪除該節(jié)點(diǎn)，最后統(tǒng)計(jì)內(nèi)存泄漏情況。

matrix的集成方式可以看github庫：https://github.com/Tencent/matrix

hook的原理可以看：https://github.com/iqiyi/xHook/blob/master/docs/overview/android_plt_hook_overview.zh-CN.md

如果出現(xiàn)內(nèi)存泄漏，會(huì)有json和log后綴的文件，如圖：

json文件會(huì)統(tǒng)計(jì)哪個(gè)庫泄漏了多少內(nèi)存，log文件會(huì)記錄具體泄漏的堆棧信息。
拿到具體泄漏的堆棧信息后，可以通過addr2line工具定位到具體的代碼：

/Users/xxx/Android/ndk/21.4.7075529/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/aarch64-linux-android-addr2line -C -f -e /Users/xxx/project/java/build/intermediates/stripped_native_libs/debug/out/lib/arm64-v8a/libBMMCapture-Android.so 83a70
效果如圖：

其它工具

dumpsys還有一些其它功能，使用方式如下：

• 內(nèi)存 adb shell dumpsys meminfo

  
  

• CPU adb shell dumpsys cpuinfo

  
  

• 幀率 adb shell dumpsys gfxinfo

  
  

• 顯示 adb shell dumpsys display

  
  

• 電源 adb shell dumpsys power

  
  

• 電池狀態(tài) adb shell dumpsys batterystats

  
  

• 電池 adb shell dumpsys battery

  
  

• 鬧鐘 adb shell dumpsys alarm

  
  

• 位置 adb shell dumpsys location

  
  

復(fù)盤拍攝內(nèi)存泄漏排查

背景：每次出現(xiàn)內(nèi)存泄漏時(shí)，經(jīng)常懷疑是某個(gè)模塊或者其他庫更新導(dǎo)致，但又沒有證據(jù)，沒有合適的排查內(nèi)存泄漏的方法論。

分析與解決：

■ 接入每個(gè)三方庫時(shí)，都寫一個(gè)Demo，進(jìn)行效果測試、內(nèi)存測試、性能測試，每次更新三方庫時(shí)，都跑一下Demo?；蛘呙看纬鰡栴}時(shí)，跑一下Demo看是不是這個(gè)庫導(dǎo)致的問題。

■ 集成第三方庫時(shí)，降低代碼耦合性，保證可以靈活去掉某個(gè)三方庫，可考慮使用條件編譯等手段，方便排查問題。

■ 引入工具排查：○內(nèi)存泄漏：Android使用matrix，iOS使用Xcode○cpu占用率：Android profiler, iOS Xcode○gpu占用率：Android 高通使用snapdragonprofiler，或者perfdog（收費(fèi)）

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