前言
成为一名优秀的Android开发，需要一份完备的知识体系，在这里，让我们一起成长为自己所想的那样~。
在Android主流三方库源码分析系列的前几篇文章中，笔者已经对网络、图片、数据库、响应式编程中最热门的第三方开源框架进行了较为深入地讲解，如果有朋友对这四块感兴趣的话，可以去了解下。本篇，我将会对Android中的内存泄露检测框架Leakcanary的源码流程进行详细地讲解。
一、原理概述
首先，笔者仔细查看了Leakcanary官方的github仓库，最重要的便是对Leakcanary是如何起作用的（即原理）这一问题进行了阐述，我自己把它翻译成了易于理解的文字，主要分为如下7个步骤：
1、RefWatcher.watch()创建了一个KeyedWeakReference用于去观察对象。
2、然后，在后台线程中，它会检测引用是否被清除了，并且是否没有触发GC。
3、如果引用仍然没有被清除，那么它将会把堆栈信息保存在文件系统中的.hprof文件里。
4、HeapAnalyzerService被开启在一个独立的进程中，并且HeapAnalyzer使用了HAHA开源库解析了指定时刻的堆栈快照文件heap dump。
5、从heap dump中，HeapAnalyzer根据一个独特的引用key找到了KeyedWeakReference，并且定位了泄露的引用。
6、HeapAnalyzer为了确定是否有泄露，计算了到GC Roots的最短强引用路径，然后建立了导致泄露的链式引用。
7、这个结果被传回到app进程中的DisplayLeakService，然后一个泄露通知便展现出来了。
官方的原理简单来解释就是这样的：在一个Activity执行完onDestroy()之后，将它放入WeakReference中，然后将这个WeakReference类型的Activity对象与ReferenceQueque关联。这时再从ReferenceQueque中查看是否有没有该对象，如果没有，执行gc，再次查看，还是没有的话则判断发生内存泄露了。最后用HAHA这个开源库去分析dump之后的heap内存。
二、简单示例
下面这段是Leakcanary官方仓库的示例代码：
首先在你项目app下的build.gradle中配置:
dependencies {
debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:1.6.2'
releaseImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android-no-op:1.6.2'
// 可选，如果你使用支持库的fragments的话
debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-support-fragment:1.6.2'
}
然后在你的Application中配置:
public class WanAndroidApp extends Application {
private RefWatcher refWatcher;
public static RefWatcher getRefWatcher(Context context) {
WanAndroidApp application = (WanAndroidApp) context.getApplicationContext();
return application.refWatcher;
}
@Override public void onCreate() {
super.onCreate();
if (LeakCanary.isInAnalyzerProcess(this)) {
// 1
return;
}
// 2
refWatcher = LeakCanary.install(this);
}
}
在注释1处，会首先判断当前进程是否是Leakcanary专门用于分析heap内存的而创建的那个进程，即HeapAnalyzerService所在的进程，如果是的话，则不进行Application中的初始化功能。如果是当前应用所处的主进程的话，则会执行注释2处的LeakCanary.install(this)进行LeakCanary的安装。只需这样简单的几行代码，我们就可以在应用中检测是否产生了内存泄露了。当然，这样使用只会检测Activity是否发生内存泄漏，如果要检测Fragment在执行完onDestroy()之后是否发生内存泄露的话，则需要在Fragment的onDestroy()方法中加上如下两行代码去监视当前的Fragment：
RefWatcher refWatcher = WanAndroidApp.getRefWatcher(_mActivity);
refWatcher.watch(this);
上面的RefWatcher其实就是一个引用观察者对象，是用于监测当前实例对象的引用状态的。从以上的分析可以了解到，核心代码就是LeakCanary.install(this)这行代码，接下来，就从这里出发将LeakCanary一步一步进行拆解。
三、源码分析
1、LeakCanary#install()
public static @NonNull RefWatcher install(@NonNull Application application) {
return refWatcher(application).listenerServiceClass(DisplayLeakService.class)
.excludedRefs(AndroidExcludedRefs.createAppDefaults().build())
.buildAndInstall();
}
在install()方法中的处理，可以分解为如下四步：
1、refWatcher(application)
2、链式调用listenerServiceClass(DisplayLeakService.class)
3、链式调用excludedRefs(AndroidExcludedRefs.createAppDefaults().build())
4、链式调用uildAndInstall()
首先，我们来看下第一步，这里调用了LeakCanary类的refWatcher方法，如下所示：
public static @NonNull AndroidRefWatcherBuilder refWatcher(@NonNull Context context) {
return new AndroidRefWatcherBuilder(context);
}
然后新建了一个AndroidRefWatcherBuilder对象，再看看AndroidRefWatcherBuilder这个类。
2、AndroidRefWatcherBuilder
/** A {@link RefWatcherBuilder} with appropriate Android defaults. */
public final class AndroidRefWatcherBuilder extends RefWatcherBuilder<AndroidRefWatcherBuilder> {
...
AndroidRefWatcherBuilder(@NonNull Context context) {
this.context = context.getApplicationContext();
}
...
}
在AndroidRefWatcherBuilder的构造方法中仅仅是将外部传入的applicationContext对象保存起来了。AndroidRefWatcherBuilder是一个适配Android平台的引用观察者构造器对象，它继承了RefWatcherBuilder，RefWatcherBuilder是一个负责建立引用观察者RefWatcher实例的基类构造器。继续看看RefWatcherBuilder这个类。
3、RefWatcherBuilder
public class RefWatcherBuilder<T extends RefWatcherBuilder<T>> {
...
public RefWatcherBuilder() {
heapDumpBuilder = new HeapDump.Builder();
}
...
}
在RefWatcher的基类构造器RefWatcherBuilder的构造方法中新建了一个HeapDump的构造器对象。其中HeapDump就是一个保存heap dump信息的数据结构。
接着来分析下install()方法中的链式调用的listenerServiceClass(DisplayLeakService.class)这部分逻辑。
4、AndroidRefWatcherBuilder#listenerServiceClass()
public @NonNull AndroidRefWatcherBuilder listenerServiceClass(
@NonNull Class<? extends AbstractAnalysisResultService> listenerServiceClass) {
return heapDumpListener(new ServiceHeapDumpListener(context, listenerServiceClass));
}
在这里，传入了一个DisplayLeakService的Class对象，它的作用是展示泄露分析的结果日志，然后会展示一个用于跳转到显示泄露界面DisplayLeakActivity的通知。在listenerServiceClass()这个方法中新建了一个ServiceHeapDumpListener对象，看看它内部的操作。
5、ServiceHeapDumpListener
public final class ServiceHeapDumpListener implements HeapDump.Listener {
...
public ServiceHeapDumpListener(@NonNull final Context context,
@NonNull final Class<? extends AbstractAnalysisResultService> listenerServiceClass) {
this.listenerServiceClass = checkNotNull(listenerServiceClass, "listenerServiceClass");
this.context = checkNotNull(context, "context").getApplicationContext();
}
...
}
可以看到这里仅仅是在ServiceHeapDumpListener中保存了DisplayLeakService的Class对象和application对象。它的作用就是接收一个heap dump去分析。
然后我们继续看install()方法链式调用.excludedRefs(AndroidExcludedRefs.createAppDefaults().build())的这部分代码。先看AndroidExcludedRefs.createAppDefaults()。
6、AndroidExcludedRefs#createAppDefaults()
public enum AndroidExcludedRefs {
...
public static @NonNull ExcludedRefs.Builder createAppDefaults() {
return createBuilder(EnumSet.allOf(AndroidExcludedRefs.class));
}
public static @NonNull ExcludedRefs.Builder createBuilder(EnumSet<AndroidExcludedRefs> refs) {
ExcludedRefs.Builder excluded = ExcludedRefs.builder();
for (AndroidExcludedRefs ref : refs) {
if (ref.applies) {
ref.add(excluded);
((ExcludedRefs.BuilderWithParams) excluded).named(ref.name());
}
}
return excluded;
}
...
}
先来说下AndroidExcludedRefs这个类，它是一个enum类，它声明了Android SDK和厂商定制的SDK中存在的内存泄露的case，根据AndroidExcludedRefs这个类的类名就可看出这些case都会被Leakcanary的监测过滤掉。目前这个版本是有46种这样的case被包含在内，后续可能会一直增加。然后EnumSet.allOf(AndroidExcludedRefs.class)这个方法将会返回一个包含AndroidExcludedRefs元素类型的EnumSet。Enum是一个抽象类，在这里具体的实现类是通用正规型的RegularEnumSet，如果Enum里面的元素个数大于64，则会使用存储大数据量的JumboEnumSet。最后，在createBuilder这个方法里面构建了一个排除引用的建造器excluded，将各式各样的case分门别类地保存起来再返回出去。
最后，我们看到链式调用的最后一步buildAndInstall()。
7、AndroidRefWatcherBuilder#buildAndInstall()
private boolean watchActivities = true;
private boolean watchFragments = true;
public @NonNull RefWatcher buildAndInstall() {
// 1
if (LeakCanaryInternals.installedRefWatcher != null) {
throw new UnsupportedOperationException("buildAndInstall() should only be called once.");
}
// 2
RefWatcher refWatcher = build();
if (refWatcher != DISABLED) {
// 3
LeakCanaryInternals.setEnabledAsync(context, DisplayLeakActivity.class, true);
if (watchActivities) {
// 4
ActivityRefWatcher.install(context, refWatcher);
}
if (watchFragments) {
// 5
FragmentRefWatcher.Helper.install(context, refWatcher);
}
}
// 6
LeakCanaryInternals.installedRefWatcher = refWatcher;
return refWatcher;
}
首先，在注释1处，会判断LeakCanaryInternals.installedRefWatcher是否已经被赋值，如果被赋值了，则会抛出异常，警告buildAndInstall()这个方法应该仅仅只调用一次，在此方法结束时，即在注释6处，该LeakCanaryInternals.installedRefWatcher才会被赋值。再来看注释2处，调用了AndroidRefWatcherBuilder其基类RefWatcherBuilder的build()方法，我们它是如何建造的。
8、RefWatcherBuilder#build()
public final RefWatcher build() {
if (isDisabled()) {
return RefWatcher.DISABLED;
}
if (heapDumpBuilder.excludedRefs == null) {
heapDumpBuilder.excludedRefs(defaultExcludedRefs());
}
HeapDump.Listener heapDumpListener = this.heapDumpListener;
if (heapDumpListener == null) {
heapDumpListener = defaultHeapDumpListener();
}
DebuggerControl debuggerControl = this.debuggerControl;
if (debuggerControl == null) {
debuggerControl = defaultDebuggerControl();
}
HeapDumper heapDumper = this.heapDumper;
if (heapDumper == null) {
heapDumper = defaultHeapDumper();
}
WatchExecutor watchExecutor = this.watchExecutor;
if (watchExecutor == null) {
watchExecutor = defaultWatchExecutor();
}
GcTrigger gcTrigger = this.gcTrigger;
if (gcTrigger == null) {
gcTrigger = defaultGcTrigger();
}
if (heapDumpBuilder.reachabilityInspectorClasses == null) {
heapDumpBuilder.reachabilityInspectorClasses(defa ultReachabilityInspectorClasses());
}
return new RefWatcher(watchExecutor, debuggerControl, gcTrigger, heapDumper, heapDumpListener,
heapDumpBuilder);
}
可以看到，RefWatcherBuilder包含了7个组成部分：
1、excludedRefs : 记录可以被忽略的泄漏路径。
2、heapDumpListener : 转储堆信息到hprof文件，并在解析完 hprof 文件后进行回调，最后通知 DisplayLeakService 弹出泄漏提醒。
3、debuggerControl : 判断是否处于调试模式，调试模式中不会进行内存泄漏检测。为什么呢？因为在调试过程中可能会保留上一个引用从而导致错误信息上报。
4、heapDumper : 堆信息转储者，dump 内存泄漏处的 heap 信息到 hprof 文件
5、watchExecutor : 线程控制器，在 onDestroy() 之后并且主线程空闲时执行内存泄漏检测
6、gcTrigger : 用于 GC，watchExecutor 首次检测到可能的内存泄漏，会主动进行 GC，GC 之后会再检测一次，仍然泄漏的判定为内存泄漏，最后根据heapDump信息生成相应的泄漏引用链。
7、reachabilityInspectorClasses : 用于要进行可达性检测的类列表。
最后，会使用建造者模式将这些组成部分构建成一个新的RefWatcher并将其返回。
我们继续看回到AndroidRefWatcherBuilder的注释3处的 LeakCanaryInternals.setEnabledAsync(context, DisplayLeakActivity.class, true)这行代码。
9、LeakCanaryInternals#setEnabledAsync()
public static void setEnabledAsync(Context context, final Class<?> componentClass,
final boolean enabled) {
final Context appContext = context.getApplicationContext();
AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(new Runnable() {
@Override public void run() {
setEnabledBlocking(appContext, componentClass, enabled);
}
});
}
在这里使用了AsyncTask内部自带的THREAD_POOL_EXECUTOR线程池进行阻塞式地显示DisplayLeakActivity。
然后我们再继续看AndroidRefWatcherBuilder的注释4处的代码。
10、ActivityRefWatcher#install()
public static void install(@NonNull Context context, @NonNull RefWatcher refWatcher) {
Application application = (Application) context.getApplicationContext();
// 1
ActivityRefWatcher activityRefWatcher = new ActivityRefWatcher(application, refWatcher);
// 2
application.registerActivityLifecycleCallbacks(activityRefWatcher.lifecycleCallbacks);
}
可以看到，在注释1处创建一个自己的activityRefWatcher实例，并在注释2处调用了application的registerActivityLifecycleCallbacks()方法，这样就能够监听activity对应的生命周期事件了。继续看看activityRefWatcher.lifecycleCallbacks里面的操作。
private final Application.ActivityLifecycleCallbacks lifecycleCallbacks = new ActivityLifecycleCallbacksAdapter() { @Override public void onActivityDestroyed(Activity activity) { refWatcher.watch(activity); }};public abstract class ActivityLifecycleCallbacksAdapterimplements Application.ActivityLifecycleCallbacks {}
很明显，实现并重写了Application的ActivityLifecycleCallbacks的onActivityDestroyed()方法，这样便能在所有Activity执行完onDestroyed()方法之后调用 refWatcher.watch(activity)这行代码进行内存泄漏的检测了。
我们再看会注释5处的FragmentRefWatcher.Helper.install(context, refWatcher)这行代码，
11、FragmentRefWatcher.Helper#install()
public interface FragmentRefWatcher {
void watchFragments(Activity activity);
final class Helper {
private static final String SUPPORT_FRAGMENT_REF_WATCHER_CLASS_NAME =
"com.squareup.leakcanary.internal.SupportFragmentRefWatcher";
public static void install(Context context, RefWatcher refWatcher) {
List<FragmentRefWatcher> fragmentRefWatchers = new ArrayList<>();
// 1
if (SDK_INT >= O) {
fragmentRefWatchers.add(new AndroidOFragmentRefWatcher(refWatcher));
}
// 2
try {
Class<?> fragmentRefWatcherClass = Class.forName(SUPPORT_FRAGMENT_REF_WATCHER_CLASS_NAME);
Constructor<?> constructor =
fragmentRefWatcherClass.getDeclaredConstructor(RefWatcher.class);
FragmentRefWatcher supportFragmentRefWatcher =
(FragmentRefWatcher) constructor.newInstance(refWatcher);
fragmentRefWatchers.add(supportFragmentRefWatcher);
} catch (Exception ignored) {
}
if (fragmentRefWatchers.size() == 0) {
return;
}
Helper helper = new Helper(fragmentRefWatchers);
// 3
Application application = (Application) context.getApplicationContext();
application.registerActivityLifecycleCallbacks(helper.activityLifecycleCallbacks);
}
...
}
这里面的逻辑很简单，首先在注释1处将Android标准的Fragment的RefWatcher类，即AndroidOFragmentRefWatcher添加到新创建的fragmentRefWatchers中。在注释2处使用反射将leakcanary-support-fragment包下面的SupportFragmentRefWatcher添加进来，如果你在app的build.gradle下没有添加下面这行引用的话，则会拿不到此类，即LeakCanary只会兼顾监测Activity和标准Fragment这两种情况。
debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-support-fragment:1.6.2'
继续看到注释3处helper.activityLifecycleCallbacks里面的代码。
private final Application.ActivityLifecycleCallbacks activityLifecycleCallbacks =
new ActivityLifecycleCallbacksAdapter() {
@Override public void onActivityCreated(Activity activity, Bundle savedInstanceState) {
for (FragmentRefWatcher watcher : fragmentRefWatchers) {
watcher.watchFragments(activity);
}
}
};
可以看到，在Activity执行完onActivityCreated()方法之后，会调用指定watcher的watchFragments()方法，注意，这里的watcher可能有两种，但不管是哪一种，都会使用当前传入的activity获取到对应的FragmentManager/SupportFragmentManager对象，调用它的registerFragmentLifecycleCallbacks()方法，在对应的onDestroyView()和onDestoryed()方法执行完后，分别使用refWatcher.watch(view)和refWatcher.watch(fragment)进行内存泄漏的检测，代码如下所示。
@Override public void onFragmentViewDestroyed(FragmentManager fm, Fragment fragment) {
View view = fragment.getView();
if (view != null) {
refWatcher.watch(view);
}
}
@Override
public void onFragmentDestroyed(FragmentManagerfm, Fragment fragment) {
refWatcher.watch(fragment);
}
注意，下面到真正关键的地方了，接下来分析refWatcher.watch()这行代码。
12、RefWatcher#watch()
public void watch(Object watchedReference, String referenceName) {
if (this == DISABLED) {
return;
}
checkNotNull(watchedReference, "watchedReference");
checkNotNull(referenceName, "referenceName");
final long watchStartNanoTime = System.nanoTime();
// 1
String key = UUID.randomUUID().toString();
// 2
retainedKeys.add(key);
// 3
final KeyedWeakReference reference =
new KeyedWeakReference(watchedReference, key, referenceName, queue);
// 4
ensureGoneAsync(watchStartNanoTime, reference);
}
注意到在注释1处使用随机的UUID保证了每个检测对象对应的
key 的唯一性。在注释2处将生成的key添加到类型为CopyOnWriteArraySet的Set集合中。在注释3处新建了一个自定义的弱引用KeyedWeakReference，看看它内部的实现。
13、KeyedWeakReference
final class KeyedWeakReference extends WeakReference<Object> {
public final String key;
public final String name;
KeyedWeakReference(Object referent, String key, String name,
ReferenceQueue<Object> referenceQueue) {
// 1
super(checkNotNull(referent, "referent"), checkNotNull(referenceQueue, "referenceQueue"));
this.key = checkNotNull(key, "key");
this.name = checkNotNull(name, "name");
}
}
可以看到，在KeyedWeakReference内部，使用了key和name标识了一个被检测的WeakReference对象。在注释1处，将弱引用和引用队列 ReferenceQueue 关联起来，如果弱引用referent持有的对象被GC回收，JVM就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列referenceQueue中。即 KeyedWeakReference 持有的 Activity 对象如果被GC回收，该对象就会加入到引用队列 referenceQueue 中。
接着我们回到RefWatcher.watch()里注释4处的ensureGoneAsync()方法。
14、RefWatcher#ensureGoneAsync()
private void ensureGoneAsync(final long watchStartNanoTime, final KeyedWeakReference reference) {
// 1
watchExecutor.execute(new Retryable() {
@Override public Retryable.Result run() {
// 2
return ensureGone(reference watchStartNanoTime);
}
});
}
在ensureGoneAsync()方法中，在注释1处使用 watchExecutor 执行了注释2处的 ensureGone 方法，watchExecutor 是 AndroidWatchExecutor 的实例。
下面看看watchExecutor内部的逻辑。
15、AndroidWatchExecutor
public final class AndroidWatchExecutor implements WatchExecutor {
...
public AndroidWatchExecutor(long initialDelayMillis) {
mainHandler = new Handler(Looper.getMainLooper());
HandlerThread handlerThread = new HandlerThread(LEAK_CANARY_THREAD_NAME);
handlerThread.start();
// 1
backgroundHandler = new Handler(handlerThread.getLooper());
this.initialDelayMillis = initialDelayMillis;
maxBackoffFactor = Long.MAX_VALUE / initialDelayMillis;
}
@Override public void execute(@NonNull Retryable retryable) {
// 2
if (Looper.getMainLooper().getThread() == Thread.currentThread()) {
waitForIdle(retryable, 0);
} else {
postWaitForIdle(retryable, 0);
}
}
...
}
在注释1处AndroidWatchExecutor的构造方法中，注意到这里使用HandlerThread的looper新建了一个backgroundHandler，后面会用到。在注释2处，会判断当前线程是否是主线程，如果是，则直接调用waitForIdle()方法，如果不是，则调用postWaitForIdle()，来看看这个方法。
private void postWaitForIdle(final Retryable retryable, final int failedAttempts) {
mainHandler.post(new Runnable() {
@Override public void run() {
waitForIdle(retryable, failedAttempts);
}
});
}
很清晰，这里使用了在构造方法中用主线程looper构造的mainHandler进行post，那么waitForIdle()最终也会在主线程执行。接着看看waitForIdle()的实现。
private void waitForIdle(final Retryable retryable, final int failedAttempts) {
Looper.myQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() {
@Override public boolean queueIdle() {
postToBackgroundWithDelay(retryable, failedAttempts);
return false;
}
});
}
这里MessageQueue.IdleHandler()回调方法的作用是当 looper 空闲的时候，会回调 queueIdle 方法，然后执行内部的postToBackgroundWithDelay()方法。接下来看看它的实现。
private void postToBackgroundWithDelay(final Retryable retryable, final int failedAttempts) {
long exponentialBackoffFactor = (long) Math.min(Math.pow(2, failedAttempts), maxBackoffFactor);
// 1
long delayMillis = initialDelayMillis * exponentialBackoffFactor;
// 2
backgroundHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override public void run() {
// 3
Retryable.Result result = retryable.run();
// 4
if (result == RETRY) {
postWaitForIdle(retryable, failedAttempts + 1);
}
}
}, delayMillis);
}
先看到注释4处，可以明白，postToBackgroundWithDelay()是一个递归方法，如果result 一直等于RETRY的话，则会一直执行postWaitForIdle()方法。在回到注释1处，这里initialDelayMillis 的默认值是 5s，因此delayMillis就是5s。在注释2处，使用了在构造方法中用HandlerThread的looper新建的backgroundHandler进行异步延时执行retryable的run()方法。这个run()方法里执行的就是RefWatcher的ensureGoneAsync()方法中注释2处的ensureGone()这行代码，继续看它内部的逻辑。
16、RefWatcher#ensureGone()
Retryable.Result ensureGone(final KeyedWeakReference reference, final long watchStartNanoTime) {
long gcStartNanoTime = System.nanoTime();
long watchDurationMs = NANOSECONDS.toMillis(gcStartNanoTime - watchStartNanoTime);
// 1
removeWeaklyReachableReferences();
// 2
if (debuggerControl.isDebuggerAttached()) {
// The debugger can create false leaks.
return RETRY;
}
// 3
if (gone(reference)) {
return DONE;
}
// 4
gcTrigger.runGc();
removeWeaklyReachableReferences();
// 5
if (!gone(reference)) {
long startDumpHeap = System.nanoTime();
long gcDurationMs = NANOSECONDS.toMillis(startDumpHeap - gcStartNanoTime);
File heapDumpFile = heapDumper.dumpHeap();
if (heapDumpFile == RETRY_LATER) {
// Could not dump the heap.
return RETRY;
}
long heapDumpDurationMs = NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - startDumpHeap);
HeapDump heapDump = heapDumpBuilder.heapDumpFile(heapDumpFile).referenceKey(reference.key)
.referenceName(reference.name)
.watchDurationMs(watchDurationMs)
.gcDurationMs(gcDurationMs)
.heapDumpDurationMs(heapDumpDurationMs)
.build();
heapdumpListener.analyze(heapDump);
}
return DONE;
}
在注释1处，执行了removeWeaklyReachableReferences()这个方法，接下来分析下它的含义。
private void removeWeaklyReachableReferences() {
KeyedWeakReference ref;
while ((ref = (KeyedWeakReference) queue.poll()) != null) {
retainedKeys.remove(ref.key);
}
}
这里使用了while循环遍历 ReferenceQueue ，并从 retainedKeys中移除对应的Reference。
再看到注释2处，当Android设备处于debug状态时，会直接返回RETRY进行延时重试检测的操作。在注释3处，我们看看gone(reference)这个方法的逻辑。
private boolean gone(KeyedWeakReference reference) {
return !retainedKeys.contains(reference.key);
}
这里会判断 retainedKeys 集合中是否还含有 reference，若没有，证明已经被回收了，若含有，可能已经发生内存泄露（或Gc还没有执行回收）。前面的分析中我们知道了 reference 被回收的时候，会被加进 referenceQueue 里面，然后我们会调用removeWeaklyReachableReferences()遍历 referenceQueue 移除掉 retainedKeys 里面的 refrence。
接着我们看到注释4处，执行了gcTrigger的runGc()方法进行垃圾回收，然后使用了removeWeaklyReachableReferences()方法移除已经被回收的引用。这里我们在深入地分析下runGc()的实现。
GcTrigger DEFAULT = new GcTrigger() {
@Override public void runGc() {
// Code taken from AOSP FinalizationTest:
// https://android.googlesource.com/platform/libc ore/+/master/support/src/test/java/libcore/
// java/lang/ref/FinalizationTester.java
// System.gc() does not garbage collect every time. Runtime.gc() is
// more likely to perform a gc.
Runtime.getRuntime().gc();
enqueueReferences();
System.runFinalization();
}
private void enqueueReferences() {
// Hack. We don't have a programmatic way to wait for the reference queue daemon to move
// references to the appropriate queues.
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
throw new AssertionError();
}
}
};
这里并没有使用System.gc()方法进行回收，因为system.gc()并不会每次都执行。而是从AOSP中拷贝一段GC回收的代码，从而相比System.gc()更能够保证进行垃圾回收的工作。
最后我们分析下注释5处的代码处理。首先会判断activity 如果还没有被回收，则证明发生内存泄露，进行if判断里面的操作。在里面先调用堆信息转储者heapDumper的dumpHeap()生成相应的 hprof 文件。这里的heapDumper是一个HeapDumper接口，具体的实现是AndroidHeapDumper。我们分析下AndroidHeapDumper的dumpHeap()方法是如何生成hprof文件的。
public File dumpHeap() {
File heapDumpFile = leakDirectoryProvider.newHeapDumpFile();
if (heapDumpFile == RETRY_LATER) {
return RETRY_LATER;
}
...
try {
Debug.dumpHprofData(heapDumpFile.getAbsolutePath());
...
return heapDumpFile;
} catch (Exception e) {
...
// Abort heap dump
return RETRY_LATER;
}
}
这里的核心操作就是调用了
Android SDK的API Debug.dumpHprofData() 来生成 hprof 文件。
如果这个文件等于RETRY_LATER则表示生成失败，直接返回RETRY进行延时重试检测的操作。如果不等于的话，则表示生成成功，最后会执行heapdumpListener的analyze()对新创建的HeapDump对象进行泄漏分析。由前面对AndroidRefWatcherBuilder的listenerServiceClass()的分析可知，heapdumpListener的实现
就是ServiceHeapDumpListener，接着看到ServiceHeapDumpListener的analyze方法。
17、ServiceHeapDumpListener#analyze()
public final class HeapAnalyzerService extends ForegroundService
implements AnalyzerProgressListener {
...
public static void runAnalysis(Context context, HeapDump heapDump,
Class<? extends AbstractAnalysisResultService> listenerServiceClass) {
...
ContextCompat.startForegroundService(context, intent);
}
...
@Override protected void onHandleIntentInForeground(@Nullable Intent intent) {
...
// 1
HeapAnalyzer heapAnalyzer =
new HeapAnalyzer(heapDump.excludedRefs, this, heapDump.reachabilityInspectorClasses);
// 2
AnalysisResult result = heapAnalyzer.checkForLeak(heapDump.heapDumpFile, heapDump.referenceKey,
heapDump.computeRetainedHeapSize);
// 3
AbstractAnalysisResultService.sendResultToListener(this, listenerClassName, heapDump, result);
}
...
}
可以看到，这里执行了HeapAnalyzerService的runAnalysis()方法，为了避免减慢app进程或占用内存，这里将HeapAnalyzerService设置在了一个独立的进程中。接着继续分析runAnalysis()方法里面的处理。
public @NonNull AnalysisResult checkForLeak(@NonNull File heapDumpFile,
@NonNull String referenceKey,
boolean computeRetainedSize) {
...
try {
listener.onProgressUpdate(READING_HEAP_DUMP_FILE);
// 1
HprofBuffer buffer = new MemoryMappedFileBuffer(heapDumpFile);
// 2
HprofParser parser = new HprofParser(buffer);
listener.onProgressUpdate(PARSING_HEAP_DUMP);
Snapshot snapshot = parser.parse();
listener.onProgressUpdate(DEDUPLICATING_GC_ROOTS);
// 3
deduplicateGcRoots(snapshot);
listener.onProgressUpdate(FINDING_LEAKING_REF);
// 4
Instance leakingRef = findLeakingReference(referenceKey, snapshot);
// 5
if (leakingRef == null) {
return noLeak(since(analysisStartNanoTime));
}
// 6
return findLeakTrace(analysisStartNanoTime, snapshot, leakingRef, computeRetainedSize);
} catch (Throwable e) {
return failure(e, since(analysisStartNanoTime));
}
}
...
}
@Override protected final void onAnalysisResultFailure(String failureMessage) {
super.onAnalysisResultFailure(failureMessage);
String failureTitle = getString(R.string.leak_canary_result_failure_title);
showNotification(null, failureTitle, failureMessage);
}
这里的HeapAnalyzerService实质是一个类型为IntentService的ForegroundService，执行startForegroundService()之后，会回调onHandleIntentInForeground()方法。注释1处，首先会新建一个HeapAnalyzer对象，顾名思义，它就是根据RefWatcher生成的heap dumps信息来分析被怀疑的泄漏是否是真的。在注释2处，然后会调用它的checkForLeak()方法去使用haha库解析 hprof文件，如下所示：
public @NonNull AnalysisResult checkForLeak(@NonNull File heapDumpFile, @NonNull String referenceKey, boolean computeRetainedSize) { ... try { listener.onProgressUpdate(READING_HEAP_DUMP_FILE); // 1 HprofBuffer buffer = new MemoryMappedFileBuffer(heapDumpFile); // 2 HprofParser parser = new HprofParser(buffer); listener.onProgressUpdate(PARSING_HEAP_DUMP); Snapshot snapshot = parser.parse(); listener.onProgressUpdate(DEDUPLICATING_GC_ROOTS); // 3 deduplicateGcRoots(snapshot); listener.onProgressUpdate(FINDING_LEAKING_REF); // 4 Instance leakingRef = findLeakingReference(referenceKey, snapshot); // 5 if (leakingRef == null) { return noLeak(since(analysisStartNanoTime)); } // 6 return findLeakTrace(analysisStartNanoTime, snapshot, leakingRef, computeRetainedSize); } catch (Throwable e) { return failure(e, since(analysisStartNanoTime)); }}
在注释1处，会新建一个内存映射缓存文件buffer。在注释2处，会使用buffer新建一个HprofParser解析器去解析出对应的引用内存快照文件snapshot。在注释3处，为了减少在Android 6.0版本中重复GCRoots带来的内存压力的影响，使用deduplicateGcRoots()删除了gcRoots中重复的根对象RootObj。在注释4处，调用了findLeakingReference()方法将传入的referenceKey和snapshot对象里面所有类实例的字段值对应的keyCandidate进行比较，如果没有相等的，则表示没有发生内存泄漏，直接调用注释5处的代码返回一个没有泄漏的分析结果AnalysisResult对象。如果找到了相等的，则表示发生了内存泄漏，执行注释6处的代码findLeakTrace()方法返回一个有泄漏分析结果的AnalysisResult对象。
最后，我们来分析下HeapAnalyzerService中注释3处的AbstractAnalysisResultService.sendResultToListener()方法，很明显，这里AbstractAnalysisResultService的实现类就是我们刚开始分析的用于展示泄漏路径信息得DisplayLeakService对象。在里面直接创建一个由PendingIntent构建的泄漏通知用于供用户点击去展示详细的泄漏界面DisplayLeakActivity。核心代码如下所示：
public class DisplayLeakService extends AbstractAnalysisResultService {
@Override
protected final void onHeapAnalyzed(@NonNull AnalyzedHeap analyzedHeap) {
...
boolean resultSaved = false;
boolean shouldSaveResult = result.leakFound || result.failure != null;
if (shouldSaveResult) {
heapDump = renameHeapdump(heapDump);
// 1
resultSaved = saveResult(heapDump, result);
}
if (!shouldSaveResult) {
...
showNotification(null, contentTitle, contentText);
} else if (resultSaved) {
...
// 2
PendingIntent pendingIntent =
DisplayLeakActivity.createPendingIntent(this, heapDump.referenceKey);
...
showNotification(pendingIntent, contentTitle, contentText);
} else {
onAnalysisResultFailure(getString(R.string.leak_canary_could_not_save_text));
}
...
}
可以看到，只要当分析的堆信息文件保存成功之后，即在注释1处返回的resultSaved为true时，才会执行注释2处的逻辑，即创建一个供用户点击跳转到DisplayLeakActivity的延时通知。最后给出一张源码流程图用于回顾：
四、总结
性能优化一直是Android中的进阶和深入的方向之一，而内存泄漏一直是性能优化中比较重要的一部分，Android Studio自身提供了MAT等工具去分析内存泄漏，但是分析起来比较耗时，因而才诞生了LeakCanary，它的使用非常简单，但是经过对它的深入分析之后，才发现，简单的API后面往往藏着许多复杂的逻辑处理。接下来，下篇笔者将会为大家带来Android中的第三方依赖注入框架ButterKnife的源码分析，敬请期待~
参考链接
1、LeakCanary V1.6.2 源码
2、一步步拆解 LeakCanary
3、深入理解 Android 之 LeakCanary 源码解析
