内存颤动是一种内存办理的不良现象，它会影响运用的功能和稳定性。本文将从以下几个方面介绍内存颤动的界说、原因、成果和检测办法。

一、内存颤动的界说

内存颤动示例图

内存颤动是指内存频频分配和收回导致的不稳定现象。在Java中，内存分配和收回是由废物收回器（GC）来办理的。GC会定期扫描内存中的目标，判别哪些目标是无用的，然后释放它们占用的空间。这个进程称为废物收回（GC）。

GC是一种有利的机制，它能够防止内存走漏，提高内存利用率。可是，假如GC过于频频或许耗时过长，就会影响运用的运转效率。当GC发生时，运用的线程会被暂停，等候GC完成后才干继续执行。这个进程称为GC中止（GC Pause）。

假如运用中存在很多短期存在的目标，或许目标的生命周期不一致，就会导致内存分配和收回的次数添加，然后添加GC的频率和时刻。这便是内存颤动的实质。

二、内存颤动的原因

导致内存颤动的原因有很多，这儿列举一些常见的场景：

• 字符串拼接：字符串是不可变的目标，每次拼接字符串都会创立一个新的字符串目标，并且丢弃旧的字符串目标。这样就会发生很多短期存在的字符串目标，添加GC的压力。例如：

// 以下代码会创立5个字符串目标："Hello"、"World"、"Hello World"、"!"、"Hello World!"
String s = "Hello" + "World" + "!";

• 资源复用：假如没有正确地复用资源，比方Bitmap、Drawable、File等，就会导致资源被重复创立和毁掉，占用更多的内存空间，并且触发更多的GC。例如：

// 以下代码每次都会创立一个新的Bitmap目标，并且在运用完毕后立即收回
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.image);
imageView.setImageBitmap(bitmap);
bitmap.recycle();

• 不合理的目标创立：假如在循环或许频频调用的办法中创立了不必要的目标，或许运用了不合适的数据结构，就会导致内存分配和收回的次数添加，形成内存颤动。例如：

// 以下代码每次都会创立一个新的ArrayList目标，并且在办法回来后立即被收回
public List<String> getNames() {
    List<String> names = new ArrayList<>();
    names.add("Alice");
    names.add("Bob");
    names.add("Charlie");
    return names;
}

四、内存颤动的成果

内存颤动会给运用带来以下几种负面影响：

• 频频GC：当内存分配和收回过于频频时，GC就会愈加频频地执行，消耗更多的CPU资源，并且影响运用线程的执行。
• 内存曲线呈锯齿状：当内存分配和收回不平衡时，内存运用量就会呈现出波动性，上下崎岖，形成锯齿状。这样就会添加OOM（Out Of Memory）错误发生的危险。
• 页面卡顿：当GC中止时刻过长时，运用线程就会被暂停，导致页面的烘托和交互出现推迟，用户感受到卡顿现象。

五、内存颤动的检测

要检测运用是否存在内存颤动，能够运用一些工具来监控和辨认内存颤动。例如：

• Memory Profiler：Memory Profiler是Android Studio中的一个工具，它能够实时显现运用的内存运用情况，包含内存分配、收回、走漏等。通过Memory Profiler，能够观察到内存颤动的现象，比方内存曲线的锯齿状，以及GC的频率和时刻。
• Allocation Tracker：Allocation Tracker是Memory Profiler中的一个功用，它能够记载运用在一段时刻内创立的一切目标，以及它们的类型、巨细、数量等。通过Allocation Tracker，能够找出运用中发生内存颤动的代码，比方字符串拼接、资源复用、不合理的目标创立等。

以下是一个运用Memory Profiler和Allocation Tracker检测内存颤动的示例图：

检测路径

六、常见的内存优化办法

①、防止字符串拼接：

字符串拼接是一种十分低效的操作，它会发生很多无用的字符串目标，添加GC的压力。为了防止字符串拼接，能够运用以下几种办法：

1.StringBuilder：

StringBuilder是一个可变的字符串类，它能够在不创立新目标的情况下，对字符串进行修改和拼接。运用StringBuilder能够大大削减字符串目标的创立和收回。例如：

    // 以下代码只会创立一个StringBuilder目标和一个字符串目标："Hello World!"
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    sb.append("Hello");
    sb.append("World");
    sb.append("!");
    String s = sb.toString();

2.String.format：

String.format是一个静态办法，它能够依据指定的格式化字符串和参数，生成一个新的字符串目标。运用String.format能够防止在循环中拼接字符串，提高代码的可读性和功能。例如：

// 以下代码只会创立一个字符串目标："Hello World!"
String s = String.format("%s %s!", "Hello", "World");

3.资源文件：

资源文件是一种存储在运用中的文本文件，它能够用来保存一些常量或许多语言的字符串。运用资源文件能够防止在代码中硬编码字符串，削减字符串目标的创立和收回。例如：

    <!-- 以下代码是一个资源文件（res/values/strings.xml）中的一段内容 -->
    <resources>
        <string name="hello_world">Hello World!</string>
    </resources>

    // 以下代码只会创立一个字符串目标："Hello World!"
    String s = getResources().getString(R.string.hello_world);

②、资源复用：
资源复用是一种有效的优化内存颤动的办法，它能够削减资源的创立和毁掉，提高内存利用率。为了完成资源复用，能够运用以下几种办法：
1.目标池：
目标池是一种规划模式，它能够用来办理一组可重用的目标，而不是每次都创立和毁掉目标。当需求一个目标时，能够从目标池中获取一个闲暇的目标，运用完毕后，能够将目标归还到目标池中，等候下次运用。这样就能够防止频频的内存分配和收回，削减GC的压力。例如：

    // 以下代码是一个简略的Bitmap目标池的完成
    public class BitmapPool {
        // 一个存储Bitmap目标的行列
        private Queue<Bitmap> queue;
        // 目标池的最大容量
        private int capacity;
        // 结构办法，初始化行列和容量
        public BitmapPool(int capacity) {
            this.queue = new LinkedList<>();
            this.capacity = capacity;
        }
        // 从目标池中获取一个Bitmap目标，假如没有闲暇的目标，就回来null
        public Bitmap getBitmap() {
            return queue.poll();
        }
        // 将一个Bitmap目标归还到目标池中，假如目标池已满，就收回该目标
        public void returnBitmap(Bitmap bitmap) {
            if (queue.size() < capacity) {
                queue.offer(bitmap);
            } else {
                bitmap.recycle();
            }
        }
    }

2.复用参数：
复用参数是一种防止在办法中创立不必要的目标的办法，它能够将一些可变的参数作为办法的输入和输出，而不是在办法内部创立新的目标。这样就能够削减目标的创立和收回，提高代码的效率。例如：

    // 以下代码是一个核算两个向量之间夹角的办法，它运用了一个复用参数result来存储核算成果，而不是在办法内部创立一个新的float数组
    public void calculateAngle(float[] vector1, float[] vector2, float[] result) {
        // 核算两个向量的点积
        float dotProduct = vector1[0] * vector2[0] + vector1[1] * vector2[1];
        // 核算两个向量的模长
        float length1 = (float) Math.sqrt(vector1[0] * vector1[0] + vector1[1] * vector1[1]);
        float length2 = (float) Math.sqrt(vector2[0] * vector2[0] + vector2[1] * vector2[1]);
        // 核算两个向量之间的夹角（弧度）
        float angle = (float) Math.acos(dotProduct / (length1 * length2));
        // 将核算成果存储在复用参数result中
        result[0] = angle;
    }

③、合理的目标创立：
合理的目标创立是一种防止内存颤动的根本原则，它要求我们在编写代码时，尽量削减不必要的目标创立，或许运用更合适的数据结构。为了完成合理的目标创立，能够遵循以下几个建议：
1.防止在循环或许频频调用的办法中创立目标：
假如在循环或许频频调用的办法中创立了不必要的目标，就会导致内存分配和收回过于频频，形成内存颤动。因而，在编写代码时，应该尽量将目标的创立放在循环或许办法之外，或许运用静态变量或许成员变量来保存目标。例如：

    // 以下代码是一个核算斐波那契数列第n项的办法，它运用了一个BigInteger数组来存储中心成果，可是每次调用该办法都会创立一个新的数组目标
    public BigInteger fibonacci(int n) {
        // 创立一个BigInteger数组，用来存储中心成果
        BigInteger[] array = new BigInteger[n + 1];
        // 初始化数组的第0项和第1项
        array[0] = BigInteger.ZERO;
        array[1] = BigInteger.ONE;
        // 从第2项开端，核算斐波那契数列
        for (int i = 2; i <= n; i++) {
            // 运用数组的前两项相加，得到当前项
            array[i] = array[i - 1].add(array[i - 2]);
        }
        // 回来数组的最终一项，即斐波那契数列的第n项
        return array[n];
    }

    // 以下代码是一个优化后的核算斐波那契数列第n项的办法，它运用了一个静态变量来保存BigInteger数组，防止了每次调用该办法都创立一个新的数组目标
    public class FibonacciCalculator {
        // 创立一个静态变量，用来存储BigInteger数组
        private static BigInteger[] array;
        // 核算斐波那契数列第n项的办法
        public static BigInteger fibonacci(int n) {
            // 假如静态变量为空，或许长度不足，就从头创立一个新的数组目标，并初始化第0项和第1项
            if (array == null || array.length < n + 1) {
                array = new BigInteger[n + 1];
                array[0] = BigInteger.ZERO;
                array[1] = BigInteger.ONE;
            }
            // 从第2项开端，核算斐波那契数列
            for (int i = 2; i <= n; i++) {
                // 假如当前项为null，就运用数组的前两项相加，得到当前项
                if (array[i] == null) {
                    array[i] = array[i - 1].add(array[i - 2]);
                }
            }
            // 回来数组的最终一项，即斐波那契数列的第n项
            return array[n];
        }
    }

④、运用合适的数据结构：
假如运用了不合适的数据结构，就会导致内存分配和收回不平衡，或许糟蹋内存空间，形成内存颤动。因而，在编写代码时，应该依据实际需求，挑选合适的数据结构。例如：
1.运用根本类型而不是包装类型：
根本类型（如int、float、boolean等）是直接存储在栈上的，它们不需求创立目标，也不会触发GC。而包装类型（如Integer、Float、Boolean等）是存储在堆上的目标，它们需求创立目标，并且会触发GC。因而，在可能的情况下，应该优先运用根本类型而不是包装类型。例如：

        // 以下代码运用了包装类型Integer来存储一个整数值，这会导致内存分配和收回
        Integer value = new Integer(100);

        // 以下代码运用了根本类型int来存储一个整数值，这会防止内存分配和收回
        int value = 100;

2.运用SparseArray而不是HashMap：
SparseArray是Android中供给的一种数据结构，它能够用来存储键值对，其中键是int类型，值是任意类型。SparseArray比HashMap更节约内存空间，因为它不需求创立额定的目标来保存键值对。因而，在可能的情况下，应该优先运用SparseArray而不是HashMap。例如：

        // 以下代码运用了HashMap来存储一些键值对，其中键是int类型，值是String类型，这会导致内存分配和收回
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "Alice");
        map.put(2, "Bob");
        map.put(3, "Charlie");

        // 以下代码运用了SparseArray来存储一些键值对，其中键是int类型，值是String类型，这会防止内存分配和收回
        SparseArray<String> array = new SparseArray<>();
        array.put(1, "Alice");
        array.put(2, "Bob");
        array.put(3, "Charlie");

⑤、运用数组而不是调集：
数组是一种固定长度的数据结构，它能够用来存储一组相同类型的元素。数组比调集（如ArrayList、LinkedList等）更节约内存空间，因为它不需求创立额定的目标来保存元素。因而，在可能的情况下，应该优先运用数组而不是调集。例如：

    // 以下代码运用了ArrayList来存储一组整数值，这会导致内存分配和收回
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);

    // 以下代码运用了数组来存储一组整数值，这会防止内存分配和收回
    int[] array = new int[3];
    array[0] = 1;
    array[1] = 2;
    array[2] = 3;

重视大众号：Android老皮！！！欢迎大家来找我讨论沟通