如何「偷」Android 的記憶體?

發表於2016-01-28

之前在做一個記憶體優化的時候,使用到了MemoryFile,由此發現了MemoryFile的一些特性以及一個非常trickly的使用方法,因此在這裡記錄一下

What is it

MemoryFile是android在最開始就引入的一套框架,其內部實際上是封裝了android特有的記憶體共享機制Ashmem匿名共享記憶體,簡單來說,Ashmem在Android核心中是被註冊成一個特殊的字元裝置,Ashmem驅動通過在核心的一個自定義slab緩衝區中初始化一段記憶體區域,然後通過mmap把申請的記憶體對映到使用者的程式空間中(通過tmpfs),這樣子就可以在使用者程式中使用這裡申請的記憶體了,另外,Ashmem的一個特性就是可以在系統記憶體不足的時候,回收掉被標記為”unpin”的記憶體,這個後面會講到,另外,MemoryFile也可以通過Binder跨程式呼叫來讓兩個程式共享一段記憶體區域。由於整個申請記憶體的過程並不再Java層上,可以很明顯的看出使用MemoryFile申請的記憶體實際上是並不會佔用Java堆記憶體的。

MemoryFile暴露出來的使用者介面可以說跟他的名字一樣,基本上跟我們平時的檔案的讀寫基本一致,也可以使用InputStream和OutputStream來對其進行讀寫等操作:

上面可以看到allowPurging這個呼叫,這個就是之前說的”pin”和”unpin”,在設定了allowPurging為false之後,這個MemoryFile對應的Ashmem就會被標記成”pin”,那麼即使在android系統記憶體不足的時候,也不會對這段記憶體進行回收。另外,由於Ashmem預設都是”unpin”的,因此申請的記憶體在某個時間點內都可能會被回收掉,這個時候是不可以再讀寫了

Tricks

MemoryFile是一個非常trickly的東西,由於並不佔用Java堆記憶體,我們可以將一些物件用MemoryFile來儲存起來避免GC,另外,這裡可能android上有個BUG:

在4.4及其以上的系統中,如果在應用中使用了MemoryFile,那麼在dumpsys meminfo的時候,可以看到多了一項Ashmem的值:

可以看出來雖然MemoryFile申請的記憶體不計入Java堆也不計入Native堆中,但是佔用了Ashmem的記憶體,這個實際上是算入了app當前佔用的記憶體當中

但是在4.4以下的機器中時,使用MemoryFile申請的記憶體居然是不算入app的記憶體中的:

而且這裡我也算過,也是不算入Native Heap中的,另外,這個時候去系統設定裡面看程式的記憶體佔用,也可以看出來其實並沒有計入Ashmem的記憶體的

這個應該是android的一個BUG,但是我搜了一下並沒有搜到對應的issue,搞不好這裡也可能是一個feature

而在大名鼎鼎的Fresco當中,他們也有用到這個bug來避免在decode bitmap的時候,將檔案的位元組讀到Java堆中,使用了MemoryFile,並利用了這個BUG然這部分記憶體不算入app中,這裡分別對應了Fresco中的GingerbreadPurgeableDecoderKitKatPurgeableDecoder,Fresco在decode圖片的時候會在4.4和4.4以下的系統中分別使用這兩個不同的decoder

從這個地方可以看出來,使用MemoryFile,在4.4以下的系統當中,可以幫我們的app額外”偷”一些記憶體,並且可以不計入app的記憶體當中

Summary

這裡主要是簡單介紹了MemoryFile的基本原理和用法,並且闡述了一個MemoryFile中一個可以幫助開發者”偷”記憶體的地方,這個是一個非常trickly的方法,雖然4.4以下使用這塊的記憶體並不計入程式當中,但是並不推薦大量使用,因為當設定了allowPurging為false的時候,這個對應的Ashmem記憶體區域是被”pin”了,那麼在android系統記憶體不足的時候,是不能夠把這段記憶體區域回收的,如果長時間沒有釋放的話,這樣子相當於無端端佔用了大量手機記憶體而又無法回收,那對系統的穩定性肯定會造成影響

References

  1. Android系統匿名共享記憶體Ashmem(Anonymous Shared Memory)驅動程式原始碼分析
  2. Android Kernel Features(Ashmem)

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