APP 内存测试--Android Memory Profiler实操(入门版)

背景： 内存作为程序运行的核心资源，合理分配与回收至关重要。不合理的内存管理不仅会导致应用卡顿、ANR或黑屏等问题，严重时甚至引发OOM（内存溢出）崩溃，严重影响用户体验。APP内存测试我们一般关注内存抖动和内存泄漏方面的问题

一、APP内存测试

1.1 内存抖动

        内存抖动的产生原因是短时间内有大量的内存申请和释放，造成了内存抖动厉害。内存抖动最直接的影响是可能会造成app使用过程中的卡顿，因为内存抖动伴随着大量的GC，现在的机制GC是会造成短暂的停顿。

1.2 内存泄露

        Android系统为每个运行程序设定了内存上限，一旦超出限制便会触发OOM（内存溢出）机制。这通常表现为应用闪退或崩溃。常见诱因包括内存泄漏，以及无节制地占用大量系统资源等不当编程行为。

     Android内存在分配之后，由于被生命周期比它长的对象引用造成在使用完之后也无法释放。

1.3 Android Profiler介绍

        Android Profiler的Memory Profiler组件， 可用于帮助我们分析内存泄露和内存抖动的问题。Memory Profiler的功能包括：  展示应用内存使用情况的实时图像、抓取内存的dump信息、强制垃圾回收及追踪内存分配。

二、环境准备

 2.1  将手机通过USB链接至电脑，连接时需要确认手机是处于“USB调试”模式
 2.2   打开AndroidStudio，从底部的控制台选择Android Profiler

如果底部没有Android Profiler选项，可以从顶部工具栏 View—Tool Windows—Profiler

3、在Android Profiler中，点击SESSIONS后方的“+”，然后选择已连接的设备及自己要测试的APP的进程名，如【com.xxxx.xxx】。

4、点击后如下图，我们可以看到Android Profiler分为四大模块： CPU、内存 、网络、能耗：

5、单击MEMORY时间轴中的任意位置打开MEMORY Profiler，如下图所示；点击旁边箭头可返回上一级页面

三、通用测试步骤

      1. 进入某一个页面，滑动页面，多滑几次，然后退出页面，进行GC。
      2.进入某一页面，操作一些界面元素，比如加载更多元素、删除某个元素、增加某个元素等。
      3. 进入某一个页面，接收和处理大量网络数据的场景，比如下载大量的图片等。
      4.对于新增模块，比较和上个版本的内存值，内存增加是否符合预期。
      5.APP启动过程中（热启动、冷启动、首次启动），内存的变化情况。

Memory Profiler界面按钮说明： 如下图

标注①按键：用于强制内存回收。

标注②按键：用于抓取进程内存的dump信息。

标注③按键：用于记录内存的分配信息。  初次点击Record native allocations时，对应统计的开始时间点；再次点击时，对应统计的结束时间点。进程在两个时间点之间的内存分配信息，将被Memory Profiler记录和分析。

标注④区域：用于缩放/复原时间轴。

标注⑤按键：用于显示/停止显示实时的内存数据。

标注⑥区域：用于记录事件发生的时间点及大致持续的时间(例如点击事件、返回事件、屏幕旋转事件等事件）。

Memory Profiler统计内存种类及其含义：

Total：表示app独自占用内存，后面几项之和；

Java：表示Java代码或Kotlin代码分配的内存；

Native：表示C或C++代码分配的内存(即使App没有native层，调用framework代码时，也有可能触发分配native内存)；

Graphics：表示图像相关缓存队列占用的内存；

Stack：表示native和java占用的栈内存；

Code：表示代码、资源文件、库文件等占用的内存；

Others：表示无法明确分类的内存；

Allocated：表示Java或Kotlin分配对象的数量。

四、基本用法

4.1 查看内存分配情况

Memory Profiler可以查看两个时间点之间的内存分配情况

4.1.1  点击内存统计任意区域，会显示两条线，拖拽任意一条线，即可以选择观察区域；

4.1.2  选定观察区域后， 下方Table区域就可以统计这段时间内分配对象的类名；

4.1.3  因为类比较多，我们可以在搜索框，输入关键字（比如：cert），找到我们想要关注的类（可以与开发沟通）后，点击该类，然后会在右侧Instance View显示具体的对象； 

4.1.4  点击具体对象后，会在Allocation Call Stack区域显示调用栈。点击调用栈信息后，就会跳转到具体的代码（前提是你本地有代码）。

Allocations ：表示实例数量

Shallow Size：表示对象使用Java内存的大小，单位为byte； 

4.2 查看内存占用情况

4.2.1 在Memory Profiler界面点击Dump Java heap按钮，抓取点击后一段时间内app占用内存的dump信息（文件可能会比较大），生成堆转储文件 hprof。

4.2.2  抓取后会自动解析hprof文件信息，并且统计出Classes、Leaks、Count、Native Size、Shallow Size、Retained Size数量；

        同样我们也可以通过搜索框输入关键字，搜索我们想要关注的类（如：cert），这里我们可以看到有一处泄漏的地方；

4.2.3 点击类后，会在下方Instance显示具体的对象；

4.2.4 点击具体的对象后，会在右侧显示详细信息；

Depth：表示当前对象到任一GC root的最短跳数；

Native Size：表示类对象所引用的Native对象所消耗的内存的大小；

Shallow Size：表示对象使用Java内存的大小，单位为byte； 

Retained Size：表示对象占用的实际内存大小，大于等于Shallow Size；

五、测试结果分析

 5.1 内存抖动

        如果在很短的时间内发生了多次的内存申请和释放，有多处高峰值，虽然也有回收操作，但是尖峰值过多，垃圾回收站频繁操作，导致短时间内执行了多次GC操作。出现这种现象的时候，明显能感觉到App的卡顿，甚至出现应用进程被干掉，这种现象则可判断为此操作中存在内存抖动现象。

5.2 内存泄漏

        内存泄露时 Memory Profiler 会呈现一个类似阶梯型的内存上升趋势

六、测试标准

 6.1 内存抖动
          10s内出现 大于等于 4次的内存波动（图形上有4个毛刺），如下图即为不通过。

 6.2  内存泄露
        理论上不能有任何的内存泄露。

七、dumpsys meminfo

    命令行方式查看内存情况

   查看设备内存使用情况：adb shell cat /proc/meminfo

7.1  App运行内存

我们目前主要关注两方面的运行内存：app启动内存平均值、app运行主要功能之后的内存平均值

查看某APP应用内存使用信息：adb shell dumpsys meminfo com.xxxx.xxx(待测应用包名)

属性说明1：

Uptime：表示启动到现在的时长，不包含休眠的时间，单位毫秒(ms)

Native Heap：由C/C++申请的内存空间在native heap

Dalvik Heap：由java对象申请的对象，全部都在Dalvik Heap，我们通常关注一个app的内存是Dalvik Heap。

Dalvik Other：类数据结构和索引占据的内存

Stack：栈内存

Unknown：无法归类到上面提到的内存类型中，除此之外的内存。

TOTAL：各个项占用的内存的总值。

Pss total（Proportional set Size 按比例分配占用内存）：实际使用内存

Private Dirty & Clean：指的是进程独占内存。通常我们更关注Private dirty内存，因为这部分内存是在应用退出之后，可以被回收的内存。换句话说，这部分内存是应用 new 出来的对象实例。

 SwapPss Dirty：用于监视系统中内存交换操作的情况

Heap size：虚拟机Heap 的大小，指占用总内存（Heap  堆）

Heap Alloc ： 统计的是虚拟机分配的所有应用实的内存大小

Heap Free： 虚拟机当前可用的Heap大小（空闲内存）。

属性说明2：

说明：

Graphics：为图形的内存使用情况

Total PSS：上下两部分其实是对此应用使用内存量做了不同分类，值是相同的，都是75685

Objects：表示该app的一些对象的数量，例如view控件存在44个，Activity分配的内存有1个

SQL & DATABASES：是app操作过程中数据库相关的内存情况

Asset Allocations ： 这里是将asset下面文件解压之后，放到内存中。

7.2  结果分析

 7.2.1 建议App占用内存采用 Pss Total 的值。（因为这个是app 进程真实占用的内存值）。  

  至于Heap Size、Heap Alloc、Heap Free是Dalvik所分配的堆大小（反映了java代码分配的内存，但是也会包含Zygote共享的内存）

7.2.2 建议采集3到5次的内存数据，求平均值。

7.2.3  对前后两个版本的内存（或者三个版本）进行数据对比。

八、 其他说明

Android系统对dalvik的vm heapsize作了硬性限制，当java进程申请的java空间超过阈值时，就会抛出OOM异常（这个阈值视机型而定）

  查看单个应用最大内存限制，我们可以在shell中输入命令：getprop|grep heapgrowthlimit 

可以看到我的测试机（荣耀Magic3）的限制为384M，dalvik process 超过就会抛OOM（out of memory）异常