Android性能优化原理：APP运行时的内存模型_android swap pss

2501_90242771

于 2025-01-12 05:57:11 发布

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文章标签： android 性能优化

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在进行内存优化之前，我们必须要先熟悉常用的内存描述指标。内存描述指标可以用来度量一个 App 的内存情况，也可以在我们做内存优化时，更直观地展示出优化前后的效果。

常用的内存描述指标有 6 个，我们先来简单了解一下。

PSS（ Proportional Set Size ）：实际使用的物理内存，会按比例分配共享的内存。比如一个应用有两个进程都用到了 Chrome 的 V8 引擎，那么每个进程会承担 50% 的 V8 这个 so 库的内存占用。PSS 是我们使用最频繁的一个指标，App 线上的内存数据统计一般都取这个指标。
RSS（ Resident Set Size ）：PSS 中的共享库会按比例分担，但是 RSS 不会，它会完全算进当前进程，所以把所有进程的 RSS 加总后得出来的内存会比实际高。按比例计算内存占用会有一定的消耗，因此当想要高性能的获取内存数据时便可以使用 RSS，Android 的 LowMemoryKiller 机制就是根据每个进程的 RSS 来计算进程优先级的。
Private Clean / Private Dirty：当我们执行 dump meminfo 时会看到这个指标，Private 内存是只被当前进程独占的物理内存。独占的意思是即使释放之后也无法被其他进程使用，只有当这个进程销毁后其他进程才能使用。Clean 表示该对应的物理内存已经释放了，Dirty 表示对应的物理内存还在使用。
Swap Pss Dirty：这个指标和上面的 Private 指标刚好相反，Swap 的内存被释放后，其他进程也可以继续使用，所以我们在 meminfo 中只看得到 Swap Pss Dirty，而看不到Swap Pss Clean，因为 Swap Pss Clean 是没有意义的。
Heap Alloc：通过 Malloc、mmap 等函数实际申请的虚拟内存，包括 Naitve 和虚拟机申请的内存。
Heap Free：空闲的虚拟内存。

内存描述指标并不多，上面这几个就完全够用了，而且我相信大家或多或少都接触过，所以这里列出来便于我们后面查阅。

内存数据获取

了解了内存的描述指标，我们再来看看如何获取内存的数据，主要有 2 种方式。

① 线下通过 adb 命令获取，一般用于线下调试：

adb shell
dumpsys meminfo 进程名/pid

② 线上通过代码获取，一般用于收集线上的内存数据：

ActivityManager am = (ActivityManager) context.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
ActivityManager.MemoryInfo memoryInfo = new ActivityManager.MemoryInfo();

虽然获取方法不同，但这两种方式获取数据的原理完全一样，它们调用的都是 android_os_Debug.cpp 对象中的 android_os_Debug_getDirtyPagesPid 接口，它的源码如下：

static jboolean android_os_Debug_getDirtyPagesPid(JNIEnv *env, jobject clazz,
        jint pid, jobject object)
{
    bool foundSwapPss;
    stats_t stats[_NUM_HEAP];
    memset(&stats, 0, sizeof(stats));

    //1\. 加载maps文件，获取
    if (!load_maps(pid, stats, &foundSwapPss)) {
        return JNI_FALSE;
    }

    struct graphics_memory_pss graphics_mem;
    //2\. 获取graphics区域内存数据
    if (read_memtrack_memory(pid, &graphics_mem) == 0) {
        stats[HEAP_GRAPHICS].pss = graphics_mem.graphics;
        stats[HEAP_GRAPHICS].privateDirty = graphics_mem.graphics;
        stats[HEAP_GRAPHICS].rss = graphics_mem.graphics;
        stats[HEAP_GL].pss = graphics_mem.gl;
        stats[HEAP_GL].privateDirty = graphics_mem.gl;
        stats[HEAP_GL].rss = graphics_mem.gl;
        stats[HEAP_OTHER_MEMTRACK].pss = graphics_mem.other;
        stats[HEAP_OTHER_MEMTRACK].privateDirty = graphics_mem.other;
        stats[HEAP_OTHER_MEMTRACK].rss = graphics_mem.other;
    }

    //3\. 获取Unkonw区域数据
    for (int i=_NUM_CORE_HEAP; i<_NUM_EXCLUSIVE_HEAP; i++) {
        stats[HEAP_UNKNOWN].pss += stats[i].pss;
        stats[HEAP_UNKNOWN].swappablePss += stats[i].swappablePss;
        stats[HEAP_UNKNOWN].rss += stats[i].rss;
        stats[HEAP_UNKNOWN].privateDirty += stats[i].privateDirty;
        stats[HEAP_UNKNOWN].sharedDirty += stats[i].sharedDirty;
        stats[HEAP_UNKNOWN].privateClean += stats[i].privateClean;
        stats[HEAP_UNKNOWN].sharedClean += stats[i].sharedClean;
        stats[HEAP_UNKNOWN].swappedOut += stats[i].swappedOut;
        stats[HEAP_UNKNOWN].swappedOutPss += stats[i].swappedOutPss;
    }

    //4\. 将获取的数据存放到容器中
    ……
    return JNI_TRUE;
}

这段源码比较长，我们一起来梳理下里面的逻辑，主要分为 4 部分。

读取 maps 文件，获取该进程的内存详情：通过上一节的学习，我们知道进程使用的内存都是虚拟内存，并且虚拟内存都以页为维度来管理和维护。这个进程的虚拟内存每一页上存放了什么数据，都会记录在 maps 文件中，maps 文件是一个很重要的文件，后面会详细介绍它。
调用 libmemtrack 接口获取 grap