移动设备内存管理

内存管理的基本概念

移动设备的内存资源有限，高效管理内存直接影响应用性能和用户体验。内存管理涉及分配、使用和释放三个核心环节，开发者需要关注内存泄漏、过度分配等问题。Android和iOS系统采用不同的内存管理机制，但核心目标都是最大化可用内存资源。

常见内存问题类型

内存泄漏是最典型的问题，当对象不再需要却未被释放时发生。例如Activity被静态变量引用：

// Android内存泄漏示例
public class LeakActivity extends Activity {
    private static Context sContext;
    
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        sContext = this; // 错误持有Activity引用
    }
}

内存抖动指频繁创建/销毁对象导致GC不断触发。典型场景是在列表滚动时不断创建临时对象：

// 内存抖动示例
recyclerView.addOnScrollListener(object : RecyclerView.OnScrollListener() {
    override fun onScrolled(recyclerView: RecyclerView, dx: Int, dy: Int) {
        val tempArray = FloatArray(1000) // 每次滚动都创建新数组
        // 处理逻辑...
    }
})

Android内存管理机制

Android采用分代垃圾回收机制，主要分为：

1. 年轻代（Young Generation）：存放新创建对象，Minor GC频繁发生
2. 老年代（Old Generation）：长期存活对象，Major GC耗时较长
3. 永久代（Permanent Generation）：存放类和方法元数据（已逐步被Metaspace替代）

关键优化点包括：

• 避免在onDraw()等高频回调中创建对象
• 使用对象池复用频繁创建的对象
• 大型数据结构采用分页加载

// 对象池示例
public class BitmapPool {
    private static final int MAX_SIZE = 10;
    private static LinkedList<Bitmap> pool = new LinkedList<>();

    public static Bitmap getBitmap(int width, int height) {
        if (!pool.isEmpty()) {
            return pool.removeFirst();
        }
        return Bitmap.createBitmap(width, height, Bitmap.Config.ARGB_8888);
    }

    public static void recycle(Bitmap bitmap) {
        if (pool.size() < MAX_SIZE) {
            pool.addLast(bitmap);
        } else {
            bitmap.recycle();
        }
    }
}

iOS内存管理机制

iOS采用引用计数（ARC）管理内存，关键要点：

1. 强引用（Strong）：默认引用类型，会增加引用计数
2. 弱引用（Weak）：不会增加计数，对象释放后自动置nil
3. 无主引用（Unowned）：类似weak但不自动置nil，需确保生命周期

典型循环引用场景：

class ViewController: UIViewController {
    var closure: (() -> Void)?
    
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        // 循环引用示例
        closure = {
            self.doSomething() // closure强持有self
        }
    }
    
    func doSomething() { /*...*/ }
}

解决方案使用捕获列表：

closure = { [weak self] in
    self?.doSomething()
}

内存分析工具使用

Android Profiler提供实时内存监控：

1. 查看Java堆内存分配
2. 追踪对象分配堆栈
3. 捕获内存转储（hprof文件）

Xcode Instruments核心功能：

• Allocations跟踪内存分配详情
• Leaks检测内存泄漏
• VM Tracker分析虚拟内存使用

实践建议：

• 在低端设备上测试内存使用
• 监控onTrimMemory()回调处理内存紧张情况
• 使用MAT或LeakCanary等工具深度分析

图片内存优化策略

位图是常见内存消耗源，Android建议：

1. 使用合适的inSampleSize加载缩放图
2. 选择RGB_565等低精度格式
3. 及时回收不再使用的Bitmap

// 图片加载优化示例
public static Bitmap decodeSampledBitmap(Resources res, int resId, 
    int reqWidth, int reqHeight) {
    
    final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
    options.inJustDecodeBounds = true;
    BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
    
    options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth, reqHeight);
    options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.RGB_565;
    options.inJustDecodeBounds = false;
    
    return BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
}

iOS端建议：

• 使用UIGraphicsBeginImageContextWithOptions替代旧API
• 对大图使用imageWithContentsOfFile:延迟加载
• 实现didReceiveMemoryWarning清理缓存

数据结构优化技巧

选择合适的数据结构可显著降低内存占用：

// SparseArray使用示例
SparseArray<String> sparseArray = new SparseArray<>();
sparseArray.put(1, "value1"); // 键为int原生类型

// 对比HashMap
HashMap<Integer, String> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put(1, "value1"); // 发生Integer装箱

多进程内存管理

Android多进程特性需要注意：

1. 每个进程有独立内存空间
2. 使用android:process声明进程
3. 跨进程通信需序列化数据

典型应用场景：

• 后台服务运行在独立进程
• WebView隔离进程防止崩溃影响主进程
• 大内存操作放在单独进程

<!-- AndroidManifest.xml配置示例 -->
<service 
    android:name=".MyService"
    android:process=":remote" />

注意事项：

• 静态变量在不同进程间不共享
• Application会多次初始化
• 进程通信开销需要考虑

内存缓存策略设计

合理使用缓存可平衡性能与内存：

LRU缓存实现要点：

1. 设置最大内存阈值
2. 最近最少使用算法淘汰
3. 监控缓存命中率

// LruCache示例
int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024);
int cacheSize = maxMemory / 8; // 使用1/8可用内存

LruCache<String, Bitmap> memoryCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {
    @Override
    protected int sizeOf(String key, Bitmap value) {
        return value.getByteCount() / 1024; // 返回KB单位
    }
};

多级缓存架构：

1. 内存缓存：快速读取
2. 磁盘缓存：持久化存储
3. 网络获取：最终数据源

系统资源释放时机

关键生命周期回调处理：

Android组件释放：

@Override
protected void onDestroy() {
    super.onDestroy();
    // 释放资源示例
    if (mediaPlayer != null) {
        mediaPlayer.release();
        mediaPlayer = null;
    }
    unregisterReceiver(broadcastReceiver);
}

iOS视图控制器清理：

deinit {
    NotificationCenter.default.removeObserver(self)
    // 其他资源释放
}

特别注意：

• 注销广播接收器和事件监听
• 关闭数据库和文件流
• 取消网络请求和定时任务

现代内存管理技术

Android Jetpack组件优化：

• ViewModel：界面相关数据存储
• Room：数据库内存缓存管理
• Paging3：分页加载数据

Swift新特性：

• 值类型（struct/enum）减少引用计数开销
• lazy延迟初始化优化内存使用
• autoreleasepool控制自动释放池

// 自动释放池示例
autoreleasepool {
    let images = loadHighResolutionImages()
    process(images) // 大内存操作后立即释放
}

Flutter内存特点：

• Dart VM自带垃圾回收
• 跨平台图像引擎共享纹理内存
• ImageCache控制图片缓存大小