如何在Android中避免建立不必要的物件

在程式設計開發中，記憶體的佔用是我們經常要面對的現實，通常的記憶體調優的方向就是儘量減少記憶體的佔用。這其中避免建立不必要的物件是一項重要的方面。

Android裝置不像PC那樣有著足夠大的記憶體，而且單個App佔用的記憶體實際上是比較小的。所以避免建立不必要的物件對於Android開發尤為重要。

本文會介紹一些常見的避免建立物件的場景和方法，其中有些屬於微優化，有的屬於編碼技巧，當然也有確實能夠起到顯著效果的方法。

使用單例

單例是我們常用的設計模式，使用這種模式，我們可以只提供一個物件供全域性呼叫。因此單例是避免建立不必要的物件的一種方式。

單例模式上手容易，但是需要注意很多問題，最重要的就是多執行緒併發的情況下保證單例的唯一性。當然方式很多，比如餓漢式，懶漢式double-check等。這裡介紹一個很極客的書寫單例的方式。

public class SingleInstance {
  private SingleInstance() {
  }

  public static SingleInstance getInstance() {
      return SingleInstanceHolder.sInstance;
  }

  private static class SingleInstanceHolder {
      private static SingleInstance sInstance = new SingleInstance();
  }
}

在Java中，類的靜態初始化會在類被載入時觸發，我們利用這個原理，可以實現利用這一特性，結合內部類，可以實現上面的程式碼，進行懶漢式建立例項。

避免進行隱式裝箱

自動裝箱是Java 5 引入的一個特性，即自動將原始型別的資料轉換成對應的引用型別，比如將int轉為Integer等。

這種特性，極大的減少了編碼時的瑣碎工作，但是稍有不注意就可能建立了不必要的物件了。比如下面的程式碼

Integer sum = 0;
for(int i=1000; i<5000; i++){
   sum+=i;
}

上面的程式碼sum+=i可以看成sum = sum + i，但是+這個操作符不適用於Integer物件，首先sum進行自動拆箱操作，進行數值相加操作，最後發生自動裝箱操作轉換成Integer物件。其內部變化如下

int result = sum.intValue() + i;
Integer sum = new Integer(result);

由於我們這裡宣告的sum為Integer型別，在上面的迴圈中會建立將近4000個無用的Integer物件，在這樣龐大的迴圈中，會降低程式的效能並且加重了垃圾回收的工作量。因此在我們程式設計時，需要注意到這一點，正確地宣告變數型別，避免因為自動裝箱引起的效能問題。

另外，當將原始資料型別的值加入集合中時，也會發生自動裝箱，所以這個過程中也是有物件建立的。如有需要避免這種情況，可以選擇SparseArray,SparseBooleanArray,SparseLongArray等容器。

謹慎選用容器

Java和Android提供了很多編輯的容器集合來組織物件。比如ArrayList,ContentValues,HashMap等。

然而，這樣容器雖然使用起來方便，但也存在一些問題，就是他們會自動擴容，這其中不是建立新的物件，而是建立一個更大的容器物件。這就意味這將佔用更大的記憶體空間。

以HashMap為例，當我們put key和value時，會檢測是否需要擴容，如需要則雙倍擴容

@Override public V put(K key, V value) {
        if (key == null) {
            return putValueForNullKey(value);
        }
        //some code here

        // No entry for (non-null) key is present; create one
        modCount++;
        if (size++ > threshold) {
            tab = doubleCapacity();
            index = hash & (tab.length - 1);
        }
        addNewEntry(key, value, hash, index);
        return null;
    }

關於擴容的問題，通常有如下幾種方法

• 預估一個較大的容量值，避免多次擴容
• 尋找替代的資料結構，確保做到時間和空間的平衡

用好LaunchMode

提到LaunchMode必然和Activity有關係。正常情況下我們在manifest中宣告Activity，如果不設定LaunchMode就使用預設的standard模式。

一旦設定成standard，每當有一次Intent請求，就會建立一個新的Activity例項。舉個例子，如果有10個撰寫郵件的Intent，那麼就會建立10個ComposeMailActivity的例項來處理這些Intent。結果很明顯，這種模式會建立某個Activity的多個例項。

如果對於一個搜尋功能的Activity，實際上保持一個Activity示例就可以了，使用standard模式會造成Activity例項的過多建立，因而不好。

確保符合常理的情況下，合理的使用LaunchMode，減少Activity的建立。

Activity處理onConfigurationChanged

這又是一個關於Activity物件建立相關的，因為Activity建立的成本相對其他物件要高很多。

預設情況下，當我們進行螢幕旋轉時，原Activity會銷燬，一個新的Activity被建立，之所以這樣做是為了處理佈局適應。當然這是系統預設的做法，在我們開發可控的情況下，我們可以避免重新建立Activity。

以螢幕切換為例，在Activity宣告時，加上

<activity
    android:name=".MainActivity"
    android:label="@string/app_name"
    android:theme="@style/AppTheme.NoActionBar"
    android:configChanges="orientation"
>

然後重寫Activity的onConfigurationChanged方法

public void onConfigurationChanged(Configuration newConfig) {
    super.onConfigurationChanged(newConfig);
    if (newConfig.orientation == Configuration.ORIENTATION_PORTRAIT) {
        setContentView(R.layout.portrait_layout);
    } else if (newConfig.orientation == Configuration.ORIENTATION_LANDSCAPE) {
        setContentView(R.layout.landscape_layout);
    }
}

注意字串拼接

字串這個或許是最不起眼的一項了。這裡主要講的是字串的拼接

Log.i(LOGTAG, "onCreate bundle=" + savedInstanceState);

這應該是我們最常見的打log的方式了，然而字串的拼接內部實際是生成StringBuilder物件，然後挨個進行append，直至最後呼叫toString方法的過程。

下面是一段程式碼迴圈的程式碼，這明顯是很不好的，因為這其中建立了很多的StringBuilder物件。

public void  implicitUseStringBuilder(String[] values) {
  String result = "";
  for (int i = 0 ; i < values.length; i ++) {
      result += values[i];
  }
  System.out.println(result);
}

降低字串拼接的方法有

• 使用String.format替換
• 如果是迴圈拼接，建議顯式在迴圈外部建立StringBuilder使用

減少佈局層級

佈局層級過多，不僅導致inflate過程耗時，還多建立了多餘的輔助佈局。所以減少輔助佈局還是很有必要的。可以嘗試其他佈局方式或者自定義檢視來解決這類的問題。

提前檢查，減少不必要的異常

異常對於程式來說，在平常不過了，然後其實異常的程式碼很高的，因為它需要收集現場資料stacktrace。但是還是有一些避免異常丟擲的措施的，那就是做一些提前檢查。

比如，我們想要列印一個檔案的每一行字串，沒做檢查的程式碼如下，是存在FileNotFoundException丟擲可能的。

private void printFileByLine(String filePath) {
    try {
        FileInputStream inputStream = new FileInputStream("textfile.txt");
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String strLine;
        //Read File Line By Line
        while ((strLine = br.readLine()) != null)   {
            // Print the content on the console
            System.out.println (strLine);
        }
        br.close();
    } catch(FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

如果我們進行檔案是否存在的檢查，丟擲FileNotFoundException的概率會減少很多，

private void printFileByLine(String filePath) {
        if (!new File(filePath).exists()) {
            return;
        }
        try {
            FileInputStream inputStream = new FileInputStream("textfile.txt");
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
            String strLine;
            //Read File Line By Line
            while ((strLine = br.readLine()) != null)   {
                // Print the content on the console
                System.out.println (strLine);
            }
            br.close();
        } catch(FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

上述的檢查是一個不錯的編碼技巧，建議採納。

不要過多建立執行緒

在android中，我們應該儘量避免在主執行緒中執行耗時的操作，因而需要使用其他執行緒。

private void testThread() {
    new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            //do some io work
        }
    }.start();
}

雖然這些能工作，但是建立執行緒的代價遠比普通物件要高的多，建議使用HandlerThread或者ThreadPool做替換。

使用註解替代列舉

列舉是我們經常使用的一種用作值限定的手段，使用列舉比單純的常量約定要靠譜。然後列舉的實質還是建立物件。好在Android提供了相關的註解，使得值限定在編譯時進行，進而減少了執行時的壓力。相關的註解為IntDef和StringDef。

如下以IntDef為例，介紹如何使用

在一個檔案中如下宣告

public class AppConstants {
    public static final int STATE_OPEN = 0;
    public static final int STATE_CLOSE = 1;
    public static final int STATE_BROKEN = 2;

    @IntDef({STATE_OPEN, STATE_CLOSE, STATE_BROKEN})
    public @interface  DoorState {}
}

然後設定書寫這樣的方法

private void setDoorState(@AppConstants.DoorState int state) {
    //some code
}

當呼叫方法時只能使用STATE_OPEN，STATE_CLOSE和STATE_BROKEN。使用其他值會導致編譯提醒和警告。

選用物件池

在Android中有很多池的概念，如執行緒池，連線池。包括我們很長用的Handler.Message就是使用了池的技術。

比如，我們想要使用Handler傳送訊息，可以使用Message msg = new Message()，也可以使用Message msg = handler.obtainMessage()。使用池並不會每一次都建立新的物件，而是優先從池中取物件。

使用物件池需要需要注意幾點

• 將物件放回池中，注意初始化物件的資料，防止存在髒資料
• 合理控制池的增長，避免過大，導致很多物件處於閒置狀態

謹慎初始化Application

Android應用可以支援開啟多個程式。 通常的做法是這樣

<service android:name=".NetworkService"
    android:process=":network"
/>

通常我們在Application的onCreate方法中會做很多初始化操作,但是每個程式啟動都需要執行到這個onCreate方法,為了避免不必要的初始化,建議按照程式(通過判斷當前程式名)對應初始化.

public class MyApplication extends Application {
    private static final String LOGTAG = "MyApplication";

    @Override
    public void onCreate() {
        String currentProcessName = getCurrentProcessName();
        Log.i(LOGTAG, "onCreate currentProcessName=" + currentProcessName);
        super.onCreate();
        if (getPackageName().equals(currentProcessName)) {
            //init for default process
        } else if (currentProcessName.endsWith(":network")) {
            //init for netowrk process
        }
    }

    private String getCurrentProcessName() {
        String currentProcessName = "";
        int pid = android.os.Process.myPid();
        ActivityManager manager = (ActivityManager) this.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
        for (ActivityManager.RunningAppProcessInfo processInfo : manager.getRunningAppProcesses()) {
            if (processInfo.pid == pid) {
                currentProcessName = processInfo.processName;
                break;
            }
        }
        return currentProcessName;
    }
}

上面的一些知識就是關於Android中如何避免建立多餘物件的總結.歡迎提出意見和觀點,共同進步.