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

時(shí)間：2021-11-29 14:35:41
關(guān)鍵字： Android    內(nèi)存    調(diào)試   
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[導(dǎo)讀]最近在調(diào)試AndroidNative層的內(nèi)存泄漏問(wèn)題，整理了一些筆記，分享一下本文目錄如何查看內(nèi)存信息？Android關(guān)鍵內(nèi)存項(xiàng)介紹如何調(diào)試內(nèi)存泄漏其他工具復(fù)盤相關(guān)資料推薦如何查看內(nèi)存信息？在代碼中打印，開(kāi)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，...

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




 本文目錄





  • 如何查看內(nèi)存信息？
  • Android 關(guān)鍵內(nèi)存項(xiàng)介紹
  • 如何調(diào)試內(nèi)存泄漏
  • 其他工具
  • 復(fù)盤
  • 相關(guān)資料推薦


如何查看內(nèi)存信息？


  • 在代碼中打印，開(kāi)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(cè)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(yè)面是否被修改過(guò)，如果被修改過(guò)，即dirty，在頁(yè)面被淘汰的時(shí)候，就會(huì)把該頁(yè)面換出?！?/span>


  • VSS（Virtual Set Size）：表示一個(gè)進(jìn)程可訪問(wèn)的全部?jī)?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(lái)表示進(jìn)程占用內(nèi)存的情況，用它來(lái)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(méi)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(kù)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(méi)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(kù)占用的內(nèi)存。假如有3個(gè)進(jìn)程使用同一個(gè)共享庫(kù)，那么每個(gè)進(jìn)程的PSS就包括了1/3大小的共享庫(kù)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(kù)時(shí)，其情況和RSS一模一樣?！綪SS 衡量的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以將所有進(jìn)程的 PSS 加起來(lái)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(lái)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?！?/span>


  • 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(méi)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(shuō)的，具體啥意思我也沒(méi)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(guò)排除法 打印當(dāng)前內(nèi)存信息（上面介紹過(guò)）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(lái)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(chǎng)景中好用，但只能檢測(cè)當(dāng)前代碼內(nèi)存的C語(yǔ)言代碼，不能檢測(cè)其他庫(kù)的泄漏】


  • 重載operator new 和 operator delete，原理和上面類似。【只能檢測(cè)C 使用new delete操作的內(nèi)存，不能檢測(cè)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。【整體感覺(jué)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(kù)下的malloc和free符號(hào)，如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)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(guò)集成matrix庫(kù)，可以選擇hook某個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)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(kù)：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(kù)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(guò)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(kù)更新導(dǎo)致，但又沒(méi)有證據(jù)，沒(méi)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(kù)時(shí)，都寫一個(gè)Demo，進(jìn)行效果測(cè)試、內(nèi)存測(cè)試、性能測(cè)試，每次更新三方庫(kù)時(shí)，都跑一下Demo。或者每次出問(wèn)題時(shí)，跑一下Demo看是不是這個(gè)庫(kù)導(dǎo)致的問(wèn)題。



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






相關(guān)資料推薦


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



參考資料


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


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


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





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