研究了一波 Android Native C++ 内存泄漏的调试-编程学习网

文末本文转载自微信公众号「程序喵大人」，作者程序喵大人。转载本文请联系程序喵大人公众号。

最近在调试Android Native层的内存泄漏问题，整理了一些笔记，分享一下

本文目录

如何查看内存信息?
Android 关键内存项介绍
如何调试内存泄漏
其他工具
复盘
相关资料推荐

如何查看内存信息?

在代码中打印，开启一个线程，间隔固定时间打印出当前内存信息【有好多种获取内存信息的API，这里只列出其中一种方式，亲测有效】

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, "系统剩余内存:" + (info.availMem / (1024 * 1024)) + "M"); 
    Log.i(TAG, "系统是否处于低内存运行：" + info.lowMemory); 
    Log.i(TAG, "当系统剩余内存低于" + (info.threshold / (1024 * 1024)) + "M" + "时就看成低内存运行"); 
    Log.i(TAG, "系统已经分配的native内存：" + (Debug.getNativeHeapAllocatedSize() / (1024 * 1024)) + "M"); 
    Log.i(TAG, "系统还剩余的native内存：" + (Debug.getNativeHeapFreeSize() / (1024 * 1024)) + "M"); 
    Log.i(TAG, "系统的所有native内存大小：" + (Debug.getNativeHeapSize() / (1024 * 1024)) + "M"); 
}

使用adb命令行

adb shell dumpsys meminfo / 
adb shell dumpsys meminfo tv.danmaku.bili

dumpsys meminfo显示的信息如图所示：

Android 关键内存项介绍

这里仅介绍我们需要重点关注的字段：

Dalvik Heap：虚拟机占用的内存，可以理解为Java层占用的内存。
Native Heap：Native层占用的堆内存，可以理解为C/C++侧占用的内存。【我们需要重点关注的项】
Private Dirty/Clean：进程私有的内存，进程销毁后，该部分内存可以被回收【Dirty/Clean：该页面是否被修改过，如果被修改过，即dirty，在页面被淘汰的时候，就会把该页面换出。】
VSS(Virtual Set Size)：表示一个进程可访问的全部内存地址空间的大小。这个大小包括了进程已经申请但尚未使用的内存空间。在实际中很少用这种方式来表示进程占用内存的情况，用它来表示单个进程的内存使用情况是不准确的。【图中没有展示，但Linux中有这个东西】
RSS(Resident Set Size)：表示一个进程在RAM中实际使用的空间地址大小，包括了全部共享库占用的内存，这种表示进程占用内存的情况也是不准确的。【图中没有展示，但Linux中有这个东西】
PSS(Proportional Set Size)：表示一个进程在RAM中实际使用的空间地址大小，它按比例包含了共享库占用的内存。假如有3个进程使用同一个共享库，那么每个进程的PSS就包括了1/3大小的共享库内存。这种方式表示进程的内存使用情况较准确，但当只有一个进程使用共享库时，其情况和RSS一模一样。【PSS 衡量的一个优点是，可以将所有进程的 PSS 加起来确定所有进程占用的实际内存。这表示 PSS 是一种理想的方式，可用来衡量进程的实际 RAM 占用比重，以及相对于其他进程和可用的总 RAM 而言，对 RAM 的占用情况。】
USS(Unique Set Size)：表示一个进程本身占用的内存空间大小，不包含其它任何成分，这是表示进程内存大小的最好方式!【图中没有展示，但Linux中有这个东西】【所以有：VSS>=RSS>=PSS>=USS】
Graphics：图形缓冲区队列为向屏幕显示像素(包括 GL 表面、GL 纹理等等)所使用的内存。(请注意，这是与 CPU 共享的内存，不是 GPU 专用内存。)【官方文档这么说的，具体啥意思我也没看懂，https://developer.android.com/studio/profile/memory-profiler】
其他字段如果想要了解可以参考官方文档：https://developer.android.com/studio/command-line/dumpsys

如何调试内存泄漏

通过排除法 + 打印当前内存信息(上面介绍过)的方法，怀疑哪里就注释掉哪里，看还会不会有泄漏【比较糙】。
代码层全局覆盖malloc和free，本质就是记录下来每个malloc的节点，存到链表里，free的时候将节点从链表里移除，如果最后链表中还有节点，则表示有内存泄漏。【大多数场景中好用，但只能检测当前代码内存的C语言代码，不能检测其他库的泄漏】
重载operator new 和 operator delete，原理和上面类似。【只能检测C++使用new delete操作的内存，不能检测malloc和free操作的内存】
使用Android Studio Profiler工具：需要Android10以上版本，具体可以看：https://developer.android.com/studio/profile/memory-profiler。【整体感觉不太好用】
在Demo侧集成tencent/matrix，可以选择hook某个动态链接库下的malloc和free符号，如果发现某个动态库中存在内存泄漏，会打印出泄漏的堆栈信息。【推荐使用】

matrix的使用

通过集成matrix库，可以选择hook某个动态链接库的malloc和free符号，然后工作方式和libctools类似，存储malloc的节点，free时候就删除该节点，最后统计内存泄漏情况。

matrix的集成方式可以看github库：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

如果出现内存泄漏，会有json和log后缀的文件，如图：

json文件会统计哪个库泄漏了多少内存，log文件会记录具体泄漏的堆栈信息。

拿到具体泄漏的堆栈信息后，可以通过addr2line工具定位到具体的代码：

/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

效果如图：

其它工具

dumpsys还有一些其它功能，使用方式如下：

内存 adb shell dumpsys meminfo
CPU adb shell dumpsys cpuinfo
帧率 adb shell dumpsys gfxinfo
显示 adb shell dumpsys display
电源 adb shell dumpsys power
电池状态 adb shell dumpsys batterystats
电池 adb shell dumpsys battery
闹钟 adb shell dumpsys alarm
位置 adb shell dumpsys location

复盘拍摄内存泄漏排查

背景：每次出现内存泄漏时，经常怀疑是某个模块或者其他库更新导致，但又没有证据，没有合适的排查内存泄漏的方法论。

分析与解决：

接入每个三方库时，都写一个Demo，进行效果测试、内存测试、性能测试，每次更新三方库时，都跑一下Demo。或者每次出问题时，跑一下Demo看是不是这个库导致的问题。
集成第三方库时，降低代码耦合性，保证可以灵活去掉某个三方库，可考虑使用条件编译等手段，方便排查问题。
引入工具排查：

○内存泄漏：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(收费)

相关资料推荐

https://developer.android.com/topic/performance/memory-management?hl=zh-cn

https://developer.android.com/studio/profile/memory-profiler

https://developer.android.com/studio/command-line/dumpsys

https://github.com/iqiyi/xHook/blob/master/docs/overview/android_plt_hook_overview.zh-CN.md

参考资料

https://developer.android.com/studio/command-line/dumpsys

https://blog.csdn.net/pugongying1988/article/details/16838859

https://www.jianshu.com/p/8203457a11cc

文章详情

研究了一波 Android Native C++ 内存泄漏的调试