HOLGA:Kotlin是如何帮助你避免内存泄漏的?

首先,本文的代码位置在**https://github.com/marcosholgado/performance-test/tree/kotlin-mem-leak**中的kotlin-mem-leak分支上。 我是通过创建一个会导致内存泄漏的Activity,然后观察其使用Java和Kotlin编写时的表现来进行测试的。 其中Java代码如下:

public class LeakActivity extends Activity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_leak); View button = findViewById(R.id.button); button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { startAsyncWork(); } }); } @SuppressLint("StaticFieldLeak") void startAsyncWork() { Runnable work = new Runnable() { @Override public void run() { SystemClock.sleep(20000); } }; new Thread(work).start(); }}

如上述代码所示,我们的button点击之后,执行了一个耗时任务。这样如果我们在20s之内关闭LeakActivity的话就会产生内存泄漏,因为这个新开的线程持有对LeakActivity的引用。如果我们是在20s之后再关闭这个Activity的话,就不会导致内存泄漏。 然后我们把这段代码改成Kotlin版本:

class KLeakActivity : Activity() { override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) { super.onCreate(savedInstanceState) setContentView(R.layout.activity_leak) button.setOnClickListener { startAsyncWork() } } private fun startAsyncWork() { val work = Runnable { SystemClock.sleep(20000) } Thread(work).start() }}

咋一看,好像就只是在Runable中使用lambda表达式替换了原来的样板代码。然后我使用leakcanary和我自己的@LeakTest注释写了一个内存泄漏测试用例。

class LeakTest { @get:Rule var mainActivityActivityTestRule = ActivityTestRule(KLeakActivity::class.java) @Test @LeakTest fun testLeaks() { onView(withId(R.id.button)).perform(click()) }}

我们使用这个用例分别对Java写的LeakActivity和Kotlin写的KLeakActivity进行测试。测试结果是Java写的出现内存泄漏,而Kotlin写的则没有出现内存泄漏。 这个问题困扰了我很长时间,一度接近自闭。。

然后某天,我突然灵光一现,感觉应该和编译后字节码有关系。

分析LeakActivity.java的字节码

Java类产生的字节码如下:

.method startAsyncWork()V .registers 3 .annotation build Landroid/annotation/SuppressLint; value = { "StaticFieldLeak" } .end annotation .line 29 new-instance v0, Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity$2; invoke-direct {v0, p0}, Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity$2;-><init> (Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity;)V .line 34 .local v0, "work":Ljava/lang/Runnable; new-instance v1, Ljava/lang/Thread; invoke-direct {v1, v0}, Ljava/lang/Thread;-><init>(Ljava/lang/Runnable;)V invoke-virtual {v1}, Ljava/lang/Thread;->start()V .line 35 return-void.end method

我们知道匿名内部类持有对外部类的引用,正是这个引用导致了内存泄漏的产生,接下来我们就在字节码中找出这个引用。

new-instance v0, Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity$2;

上述字节码的含义是: 首先我们创建了一个LeakActivity$2的实例。。

奇怪的是我们没有创建这个类啊,那这个类应该是系统自动生成的,那它的作用是什么啊? 我们打开LeakActivity$2的字节码看下

.class Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity$2;.super Ljava/lang/Object;.source "LeakActivity.java"# interfaces.implements Ljava/lang/Runnable;# instance fields.field final synthetic this$0:Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity;# direct methods.method constructor <init>(Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity;)V .registers 2 .param p1, "this$0" # Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity; .line 29 iput-object p1, p0, Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity$2; ->this$0:Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity; invoke-direct {p0}, Ljava/lang/Object;-><init>()V return-void.end method

第一个有意思的事是这个LeakActivity$2实现了Runnable接口。

这就说明LeakActivity$2就是那个持有LeakActivity对象引用的匿名内部类的对象。

# interfaces.implements Ljava/lang/Runnable;

就像我们前面说的,这个LeakActivity$2应该持有LeakActivity的引用,那我们继续找。

# instance fields.field final synthetic this$0:Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity;

果然,我们发现了外部类LeakActivity的对象的引用。 那这个引用是什么时候传入的呢?只有可能是在构造器中传入的,那我们继续找它的构造器。

.method constructor <init>(Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity;)V

果然,在构造器中传入了LeakActivity对象的引用。 让我们回到LeakActivity的字节码中,看看这个LeakActivity$2被初始化的时候。

new-instance v0, Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity$2;invoke-direct {v0, p0}, Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity$2;-><init> (Lcom/marcosholgado/performancetest/LeakActivity;)V

可以看到,我们使用LeakActivity对象来初始化LeakActivity$2对象,这样就解释了为什么LeakActivity.java会出现内存泄漏的现象。

分析 KLeakActivity.kt的字节码

KLeakActivity.kt中我们关注startAsyncWork这个方法的字节码,因为其他部分和Java写法是一样的,只有这部分不一样。 该方法的字节码如下所示:

.method private final startAsyncWork()V .registers 3 .line 20 sget-object v0, Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1; ->INSTANCE:Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1; check-cast v0, Ljava/lang/Runnable; .line 24 .local v0, "work":Ljava/lang/Runnable; new-instance v1, Ljava/lang/Thread; invoke-direct {v1, v0}, Ljava/lang/Thread;-><init>(Ljava/lang/Runnable;)V invoke-virtual {v1}, Ljava/lang/Thread;->start()V .line 25 return-void.end method

可以看出,与Java字节码中初始化一个包含Activity引用的实现Runnable接口对象不同的是,这个字节码使用了静态变量来执行静态方法。

sget-object v0, Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1; -> INSTANCE:Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1;

我们深入KLeakActivity\$startAsyncWork\$work$1的字节码看下:

.class final Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1;.super Ljava/lang/Object;.source "KLeakActivity.kt"# interfaces.implements Ljava/lang/Runnable;.method static constructor <clinit>()V .registers 1 new-instance v0, Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1; invoke-direct {v0}, Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1;-><init>()V sput-object v0, Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1; ->INSTANCE:Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1; return-void.end method.method constructor <init>()V .registers 1 invoke-direct {p0}, Ljava/lang/Object;-><init>()V return-void.end method

可以看出,KLeakActivity\$startAsyncWork\$work$1实现了Runnable接口,但是其拥有的是静态方法,因此不需要外部类对象的引用。 所以Kotlin不出现内存泄漏的原因出来了,在Kotlin中,我们使用lambda(实际上是一个 SAM)来代替Java中的匿名内部类。没有Activity对象的引用就不会发生内存泄漏。 当然并不是说只有Kotlin才有这个功能,如果你使用Java8中的lambda的话,一样不会发生内存泄漏。 如果你想对这部分做更深入的了解,可以参看这篇文章**Translation of Lambda Expressions**。 如果有需要翻译的同学可以在评论里面说就行啦。

现在把其中比较重要的一部分说下:

上述段落中的Lamdba表达式可以被认为是静态方法。因为它们没有使用类中的实例属性,例如使用super、this或者该类中的成员变量。 我们把这种Lambda称为Non-instance-capturing lambdas(这里我感觉还是不翻译为好)。而那些需要实例属性的Lambda则称为instance-capturing lambdas

Non-instance-capturing lambdas可以被认为是private、static方法。instance-capturing lambdas可以被认为是普通的private、instance方法。

这段话放在我们这篇文章中是什么意思呢?

因为我们Kotlin中的lambda没有使用实例属性,所以其是一个non-instance-capturing lambda,可以被当成静态方法来看待,就不会产生内存泄漏。

如果我们在其中添加一个外部类对象属性的引用的话,这个lambda就转变成instance-capturing lambdas,就会产生内存泄漏。

class KLeakActivity : Activity() { private var test: Int = 0 override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) { super.onCreate(savedInstanceState) setContentView(R.layout.activity_leak) button.setOnClickListener { startAsyncWork() } } private fun startAsyncWork() { val work = Runnable { test = 1 // comment this line to pass the test SystemClock.sleep(20000) } Thread(work).start() }}

如上述代码所示,我们使用了test这个实例属性,就会导致内存泄漏。 startAsyncWork方法的字节码如下所示:

.method private final startAsyncWork()V .registers 3 .line 20 new-instance v0, Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1; invoke-direct {v0, p0}, Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity$startAsyncWork$work$1; -><init>(Lcom/marcosholgado/performancetest/KLeakActivity;)V check-cast v0, Ljava/lang/Runnable; .line 24 .local v0, "work":Ljava/lang/Runnable; new-instance v1, Ljava/lang/Thread; invoke-direct {v1, v0}, Ljava/lang/Thread;-><init>(Ljava/lang/Runnable;)V invoke-virtual {v1}, Ljava/lang/Thread;->start()V .line 25 return-void.end method

很明显,我们传入了KLeakActivity的对象,因此就会导致内存泄漏。

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