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如何在Android中避免创建不必要的对象

在编程开发中,内存的占用是我们经常要面对的现实,通常的内存调优的方向就是尽量减少内存的占用。这其中避免创建不必要的对象是一项重要的方面。

Android设备不像PC那样有着足够大的内存,而且单个App占用的内存实际上是比较小的。所以避免创建不必要的对象对于Android开发尤为重要。

本文会介绍一些常见的避免创建对象的场景和方法,其中有些属于微优化,有的属于编码技巧,当然也有确实能够起到显著效果的方法。

使用单例

单例是我们常用的设计模式,使用这种模式,我们可以只提供一个对象供全局调用。因此单例是避免创建不必要的对象的一种方式。

单例模式上手容易,但是需要注意很多问题,最重要的就是多线程并发的情况下保证单例的唯一性。当然方式很多,比如饿汉式,懒汉式double-check等。这里介绍一个很极客的书写单例的方式。

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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,类的静态初始化会在类被加载时触发,我们利用这个原理,可以实现利用这一特性,结合内部类,可以实现上面的代码,进行懒汉式创建实例。

关于单例,可以详细参考文章单例这种设计模式

避免进行隐式装箱

自动装箱是Java 5 引入的一个特性,即自动将原始类型的数据转换成对应的引用类型,比如将int转为Integer等。

这种特性,极大的减少了编码时的琐碎工作,但是稍有不注意就可能创建了不必要的对象了。比如下面的代码

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

上面的代码sum+=i可以看成sum = sum + i,但是+这个操作符不适用于Integer对象,首先sum进行自动拆箱操作,进行数值相加操作,最后发生自动装箱操作转换成Integer对象。其内部变化如下

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

由于我们这里声明的sum为Integer类型,在上面的循环中会创建将近4000个无用的Integer对象,在这样庞大的循环中,会降低程序的性能并且加重了垃圾回收的工作量。因此在我们编程时,需要注意到这一点,正确地声明变量类型,避免因为自动装箱引起的性能问题。

另外,当将原始数据类型的值加入集合中时,也会发生自动装箱,所以这个过程中也是有对象创建的。如有需要避免这种情况,可以选择SparseArray,SparseBooleanArray,SparseLongArray等容器。

关于Java中的自动装箱与拆箱,参考文章Java中的自动装箱与拆箱

谨慎选用容器

Java和Android提供了很多编辑的容器集合来组织对象。比如ArrayList,ContentValues,HashMap等。

然而,这样容器虽然使用起来方便,但也存在一些问题,就是他们会自动扩容,这其中不是创建新的对象,而是创建一个更大的容器对象。这就意味这将占用更大的内存空间。

以HashMap为例,当我们put key和value时,会检测是否需要扩容,如需要则双倍扩容

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@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;
    }

关于扩容的问题,通常有如下几种方法

  • 预估一个较大的容量值,避免多次扩容
  • 寻找替代的数据结构,确保做到时间和空间的平衡

用好LaunchMode

提到LaunchMode必然和Activity有关系。正常情况下我们在manifest中声明Activity,如果不设置LaunchMode就使用默认的standard模式。

一旦设置成standard,每当有一次Intent请求,就会创建一个新的Activity实例。举个例子,如果有10个撰写邮件的Intent,那么就会创建10个ComposeMailActivity的实例来处理这些Intent。结果很明显,这种模式会创建某个Activity的多个实例。

如果对于一个搜索功能的Activity,实际上保持一个Activity示例就可以了,使用standard模式会造成Activity实例的过多创建,因而不好。

确保符合常理的情况下,合理的使用LaunchMode,减少Activity的创建。

详细了解LaunchMode,阅读文章深入讲解Android中Activity launchMode

Activity处理onConfigurationChanged

这又是一个关于Activity对象创建相关的,因为Activity创建的成本相对其他对象要高很多。

默认情况下,当我们进行屏幕旋转时,原Activity会销毁,一个新的Activity被创建,之所以这样做是为了处理布局适应。当然这是系统默认的做法,在我们开发可控的情况下,我们可以避免重新创建Activity。

以屏幕切换为例,在Activity声明时,加上

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

然后重写Activity的onConfigurationChanged方法

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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);
    }
}

注意字符串拼接

字符串这个或许是最不起眼的一项了。这里主要讲的是字符串的拼接

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

这应该是我们最常见的打log的方式了,然而字符串的拼接内部实际是生成StringBuilder对象,然后挨个进行append,直至最后调用toString方法的过程。

下面是一段代码循环的代码,这明显是很不好的,因为这其中创建了很多的StringBuilder对象。

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

降低字符串拼接的方法有

  • 使用String.format替换
  • 如果是循环拼接,建议显式在循环外部创建StringBuilder使用

关于字符串拼接的原理考究,可以参考这篇文章Java细节:字符串的拼接

减少布局层级

布局层级过多,不仅导致inflate过程耗时,还多创建了多余的辅助布局。所以减少辅助布局还是很有必要的。可以尝试其他布局方式或者自定义视图来解决这类的问题。

提前检查,减少不必要的异常

异常对于程序来说,在平常不过了,然后其实异常的代码很高的,因为它需要收集现场数据stacktrace。但是还是有一些避免异常抛出的措施的,那就是做一些提前检查。

比如,我们想要打印一个文件的每一行字符串,没做检查的代码如下,是存在FileNotFoundException抛出可能的。

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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();
    }
}

如果我们进行文件是否存在的检查,抛出FileNotFoundException的概率会减少很多,

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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();
        }
    }

上述的检查是一个不错的编码技巧,建议采纳。

不要过多创建线程

在android中,我们应该尽量避免在主线程中执行耗时的操作,因而需要使用其他线程。

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

虽然这些能工作,但是创建线程的代价远比普通对象要高的多,建议使用HandlerThread或者ThreadPool做替换。

关于HandlerThread的文章,详解 Android 中的 HandlerThread

关于工作者线程,可以参考文章关于Android中工作者线程的思考

使用注解替代枚举

枚举是我们经常使用的一种用作值限定的手段,使用枚举比单纯的常量约定要靠谱。然后枚举的实质还是创建对象。好在Android提供了相关的注解,使得值限定在编译时进行,进而减少了运行时的压力。相关的注解为IntDef和StringDef。

如下以IntDef为例,介绍如何使用

在一个文件中如下声明

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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 {}
}

然后设置书写这样的方法

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

当调用方法时只能使用STATE_OPENSTATE_CLOSESTATE_BROKEN。使用其他值会导致编译提醒和警告。

想要深入了解注解,可以阅读详解Java中的注解

选用对象池

在Android中有很多池的概念,如线程池,连接池。包括我们很长用的Handler.Message就是使用了池的技术。

比如,我们想要使用Handler发送消息,可以使用Message msg = new Message(),也可以使用Message msg = handler.obtainMessage()。使用池并不会每一次都创建新的对象,而是优先从池中取对象。

使用对象池需要需要注意几点

  • 将对象放回池中,注意初始化对象的数据,防止存在脏数据
  • 合理控制池的增长,避免过大,导致很多对象处于闲置状态

谨慎初始化Application

Android应用可以支持开启多个进程。 通常的做法是这样

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

通常我们在Application的onCreate方法中会做很多初始化操作,但是每个进程启动都需要执行到这个onCreate方法,为了避免不必要的初始化,建议按照进程(通过判断当前进程名)对应初始化.

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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;
    }
}

上面的一些知识就是关于Android中如何避免创建多余对象的总结.欢迎提出意见和观点,共同进步.


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