详解:Flutter内存泄漏解决方案

发表于 3年以前  | 总阅读数:2762 次

背景


众所周知,内存的高低是评判一款app的性能优劣的重要的指标之一。如何更简单的帮助开发者分析、暴露且解决内存泄漏问题,几乎是每一个平台或框架、开发者亟需的一个的"标配"的feature。但是对于flutter社区,缺少一款用得顺手的内存泄漏工具。 对于使用flutter而言,因使用dart语言,通过形成渲染树提交到c++的skia进行渲染,从dart层到c++层拥有很长的渲染链路,使用者必须对整个渲染链路有通盘深刻的理解,才能深刻此时此刻的内存使用情况。本文提出一种基于渲染树个数的方式寻找内存泄漏的解决方案。

flutter内存都包含哪些


虚拟内存还是物理内存?

当我们谈论内存时,通常说的是物理内存(Physical memory),同一个应用程序运行在不同机器或者操作系统上时,会因不同操作系统和机器的硬件条件的不同,分配的到物理内存大小会有所不同,但大致而言,一款应用程序所使用到的虚拟内存(Virtual Memory)而言便会大致一样,本文讨论的都指的是虚拟内存。 我们可以直观的理解,代码中操作的所有对象都是能用虚拟内存衡量,而不太关心对象是否存在于物理内存与否,只要能减少对象的应用,尽量少的持有对象,不管白猫黑猫,能减少对象的,都是“好猫”。

讨论flutter内存时,我们在谈论什么

flutter从使用的语言上,可以分成3大部分:

  • Framework层 由Dart编写,开发者接触到顶层,用于应用层开发
  • Engine 层,由C/C++编写,主要进行图形渲染
  • Embedder层,由植入层语言编写,如iOS使用Objective-C/swift,Android使用java

当我们从进程角度谈论flutter应用的内存时,指的是这个三者所有的内存的总和。 为简化,这里可以简单的以使用者能直接接触的代码为边界,将其分成DartVM和native内存, DartVM指Dart虚拟机占用内存,而native内存包含Engine和平台相关的代码运行的内存。

既然说Flutter的使用者能接触到的最直接的对象都是使用Dart语言生成的对象,那么对于Engine层的对象的创建与销毁,使用者似乎鞭长莫及了?这就不得不说Dart虚拟机绑定层的设计了。

Dart绑定层如何工作

出于性能或者跨平台或其他原因,脚本语言或者基于虚拟机的语言都会提供c/c++或函数对象绑定到具体语言对象的接口,以便在语言中接着操控c/c++对象或函数,这层API称为绑定层。例如: 最易嵌入应用程序中的Lua binding ,Javascript V8 引擎的binding 等等。 Dart虚拟机在初始化时,会将C++声明的某个类或者函数和某个函数和Dart中的某个类或者绑定起来,依次注入Dart运行时的全局遍历中,当Dart代码执行某一个函数时,便是指向具体的C++对象或者函数。 下面是几个常见的绑定的几个c++类和对应的Dart类

flutter::EngineLayer --> ui.EngineLayerflutter::FrameInfo --> ui.FrameInfoflutter::CanvasImage --> ui.Imageflutter::SceneBuilder --> ui.SceneBuilderflutter::Scene --> ui.Scene

以 ui.SceneBuilder一个例子了解下Dart是如何绑定c++对象实例,并且控制这个c++实例的析构工作。

Dart层渲染过程是配置的layer渲染树,并且提交到c++层进行渲染的过程。ui.SceneBuilder便是这颗渲染树的容器

  • Dart代码调用构造函数 ui.SceneBuilder()时,调用c++方法 SceneBuilder_constructor
  • 调用 flutter::SceneBuilder的构造方法并生成c++实例sceneBuilder
  • 因 flutter::SceneBuilder 继承自内存计数对象 RefCountedDartWrappable,对象生成后会内存计数加1
  • 将生成c++实例sceneBuilder使用Dart的API生成一个 WeakPersitentHandle,注入到Dart上下中。在这里之后,Dart便可使用这个 builder对象,便可操作这个c++的 flutter::SceneBuilder实例。
  • 程序运行许久后,当Dart虚拟机判断Dart 对象builder没有被任何其他对象引用时(例如简单的情况是被置空builder=null,也称为无可达性),对象就会被垃圾回收器(Garbage Collection)回收释放,内存计数将会减一
  • 当内存计数为0时,会触发c++的析构函数,最终c++实例指向的内存块被回收

可以看到,Dart是通过将C/C++实例封装成WeakPersitentHandle且注入到Dart上下文的方式,从而利用Dart虚拟机的GC(Garbage Collection)来控制C/C++实例的创建和释放工作。

更直白而言,只要C/C++实例对应的Dart对象能正常被GC回收,C/C++所指向的内存空间便会正常释放。

WeakPersistentHandle是什么

因为Dart对象在VM中会因为GC整理碎片化中经常移动,所以使用对象时不会直接指向对象,而是使用句柄(handle)的方式间接指向对象,再者c/c++对象或者实例是介乎于Dart虚拟机之外,生命周期不受作用域约束,且一直长时间存在于整个Dart虚拟机中,所以称为常驻(Persistent),所以WeakPersistentHandle专门指向生命周期与常在的句柄,在Dart中专门用来封装C/C++实例。

在flutter官方提供的Observatory工具中,可以查看所有的WeakPersistentHandle对象。

其中Peer这栏也就是封装c/c++对象的指针。

Dart对象的可达性

Dart对象释放会被垃圾回收器(Garbage Collection)进行释放,是通过判定对象是否还有可达性(availability)来达到的。可达性是指通过某些根节点出发,通过对象与对象间的引用链去访问对象,如可通过引用链去访问对象,则说明对象有可达性,否则无可达性。 黄色有可达性,蓝色无可达性。

难以察觉的内存泄漏


看到这里我们会发现一个问题,其实我们很难从Dart侧感知C/C++对象的消亡,因为Dart对象无统一的如同C++类一样的析构函数,一旦对象因为循环引用等的原因被长期其他对象长期引用,GC将无法将其释放,最终导致内存泄漏。 将问题放大一点,我们知道flutter是一个渲染引擎,我们通过编写Dart语言构建出一颗Widget树,进而经过绘制等过程简化成Element树,RenderObject树,Layer树,并将这颗Layer树提交至C++层,进而使用Skia进行渲染。

如果某个Wigdet树或Element树的某个节点长期无法得到释放,将可能造成他的子节点也牵连着无法释放,将泄漏的内存空间迅速扩大。

例如,存在两个A,B界面,A界面通过Navigator.push的方式添加B界面,B界面通过Navigator.pop回退到A。如果B界面因为某些写法的缘故导致B的渲染树虽然被从主渲染树解开后依然无法被释放,这会导致整个原来B的子树都无法释放。

通过检测渲染树节点来检测内存泄漏


基于上面的这一个情况,我们其实可以通过对比当前帧使用到的渲染节点个数,对比当前内存中渲染节点的个数来判断前一个界面释放存在内存泄漏的情况。 Dart代码中都是通过往 ui.SceneBuilder添加EngineLayer的方式去构建渲染树,那么我们只要检测c++中内存中EngineLayer的个数,对比当前帧使用的EngineLayer个数,如果内存中的EngineLayer个数长时间大于使用的个数,那么我们可以判断存在有内存泄漏。

依然以上次A页面pushB界面,B界面pop回退A界面为例子。正常无内存泄漏的情况下,正在使用的layer个数(蓝色),内存中的layer个数(橙色)两条曲线的虽然有波动,但是最终都会比较贴合。

但是在B页面存在内存泄漏的时候,退到A界面后,B树完全无法释放,内存中的layer个数(橙色)无法最终贴合蓝色曲线(正在使用的layer个数)也就是说,对于渲染而言,如果代码导致Widget树或Element树长时间无法被GC回收,很可能会导致严重的内存泄漏情况。

什么导致了内存泄漏?

目前发现异步执行的代码的场景(Feature, async/await,methodChan)长期持有传入的BuildContext,导致 element 被移除后,依然长期存在,最终导致以及关联的 widget, state 发生泄漏。 再继续看B页面泄漏的例子

正确与错误的写法的区别在于,错误的仅是在调用Navigator.pop之前,使用异步方法Future引用了BuildContext,便会导致B界面内存泄漏。

怎么发现泄漏点?

目前flutter内存泄漏检测工具的设计思路是,对比界面进入前后的对象,寻找出未被释放的对象,进而查看未释放的引用关系(Retaining path或Inbound references),再结合源码进行分析,最后找到错误代码。 使用Flutter自带的Observatory纵然可以一个一个查看每个泄漏对象的引用关系,但是对于一个稍微复杂一点的界面而言,最终生成的layer个数是非常庞杂的,想要在Observatory所有的泄漏对象中找到有问题的代码是一项非常庞杂的任务。 为此我们将这些繁杂的定位工作都进行了可视化。 我们这里将每一帧提交到engine的所有EngineLayer进行了一个记录,并且以折线图的形式记录下来,如果上文说的内存中的layer个数异常的大于使用中的layer个数,那么就可判断前一个页面存在有内存泄漏。

进而,还可以抓取当前页面的layer树的结构,用以辅助定位具体由哪个RenderObject树生成的Layer树,进而继续分析由哪个Element节点生成的RenderObject节点。

或者也可以打印出WeakPersitentHandle的引用链辅助分析。

但如今的痛点依然存在,依然需要通过查看Handle的引用链,结合源码的分析才能最终比较快捷的定位问题。这也是接下来亟需解决的问题。

总结


  • 我们这种从渲染树的角度去探寻flutter内存泄漏的方法,可以推广到所以其他Dart不同类型的对象。
  • 开发者在编写代码时,需要时刻注意异步调用,以及时刻注意操纵的Element会否被引用而导致无法释放。

本文由哈喽比特于3年以前收录,如有侵权请联系我们。
文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/ck9CAkUGvmBbtE132vmOsw

 相关推荐

刘强东夫妇:“移民美国”传言被驳斥

京东创始人刘强东和其妻子章泽天最近成为了互联网舆论关注的焦点。有关他们“移民美国”和在美国购买豪宅的传言在互联网上广泛传播。然而,京东官方通过微博发言人发布的消息澄清了这些传言,称这些言论纯属虚假信息和蓄意捏造。

发布于:6月以前  |  808次阅读  |  详细内容 »

博主曝三大运营商,将集体采购百万台华为Mate60系列

日前,据博主“@超能数码君老周”爆料,国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通预计将集体采购百万台规模的华为Mate60系列手机。

发布于:6月以前  |  770次阅读  |  详细内容 »

ASML CEO警告:出口管制不是可行做法,不要“逼迫中国大陆创新”

据报道,荷兰半导体设备公司ASML正看到美国对华遏制政策的负面影响。阿斯麦(ASML)CEO彼得·温宁克在一档电视节目中分享了他对中国大陆问题以及该公司面临的出口管制和保护主义的看法。彼得曾在多个场合表达了他对出口管制以及中荷经济关系的担忧。

发布于:6月以前  |  756次阅读  |  详细内容 »

抖音中长视频App青桃更名抖音精选,字节再发力对抗B站

今年早些时候,抖音悄然上线了一款名为“青桃”的 App,Slogan 为“看见你的热爱”,根据应用介绍可知,“青桃”是一个属于年轻人的兴趣知识视频平台,由抖音官方出品的中长视频关联版本,整体风格有些类似B站。

发布于:6月以前  |  648次阅读  |  详细内容 »

威马CDO:中国每百户家庭仅17户有车

日前,威马汽车首席数据官梅松林转发了一份“世界各国地区拥车率排行榜”,同时,他发文表示:中国汽车普及率低于非洲国家尼日利亚,每百户家庭仅17户有车。意大利世界排名第一,每十户中九户有车。

发布于:6月以前  |  589次阅读  |  详细内容 »

研究发现维生素 C 等抗氧化剂会刺激癌症生长和转移

近日,一项新的研究发现,维生素 C 和 E 等抗氧化剂会激活一种机制,刺激癌症肿瘤中新血管的生长,帮助它们生长和扩散。

发布于:6月以前  |  449次阅读  |  详细内容 »

苹果据称正引入3D打印技术,用以生产智能手表的钢质底盘

据媒体援引消息人士报道,苹果公司正在测试使用3D打印技术来生产其智能手表的钢质底盘。消息传出后,3D系统一度大涨超10%,不过截至周三收盘,该股涨幅回落至2%以内。

发布于:6月以前  |  446次阅读  |  详细内容 »

千万级抖音网红秀才账号被封禁

9月2日,坐拥千万粉丝的网红主播“秀才”账号被封禁,在社交媒体平台上引发热议。平台相关负责人表示,“秀才”账号违反平台相关规定,已封禁。据知情人士透露,秀才近期被举报存在违法行为,这可能是他被封禁的部分原因。据悉,“秀才”年龄39岁,是安徽省亳州市蒙城县人,抖音网红,粉丝数量超1200万。他曾被称为“中老年...

发布于:6月以前  |  445次阅读  |  详细内容 »

亚马逊股东起诉公司和贝索斯,称其在购买卫星发射服务时忽视了 SpaceX

9月3日消息,亚马逊的一些股东,包括持有该公司股票的一家养老基金,日前对亚马逊、其创始人贝索斯和其董事会提起诉讼,指控他们在为 Project Kuiper 卫星星座项目购买发射服务时“违反了信义义务”。

发布于:6月以前  |  444次阅读  |  详细内容 »

苹果上线AppsbyApple网站,以推广自家应用程序

据消息,为推广自家应用,苹果现推出了一个名为“Apps by Apple”的网站,展示了苹果为旗下产品(如 iPhone、iPad、Apple Watch、Mac 和 Apple TV)开发的各种应用程序。

发布于:6月以前  |  442次阅读  |  详细内容 »

特斯拉美国降价引发投资者不满:“这是短期麻醉剂”

特斯拉本周在美国大幅下调Model S和X售价,引发了该公司一些最坚定支持者的不满。知名特斯拉多头、未来基金(Future Fund)管理合伙人加里·布莱克发帖称,降价是一种“短期麻醉剂”,会让潜在客户等待进一步降价。

发布于:6月以前  |  441次阅读  |  详细内容 »

光刻机巨头阿斯麦:拿到许可,继续对华出口

据外媒9月2日报道,荷兰半导体设备制造商阿斯麦称,尽管荷兰政府颁布的半导体设备出口管制新规9月正式生效,但该公司已获得在2023年底以前向中国运送受限制芯片制造机器的许可。

发布于:6月以前  |  437次阅读  |  详细内容 »

马斯克与库克首次隔空合作:为苹果提供卫星服务

近日,根据美国证券交易委员会的文件显示,苹果卫星服务提供商 Globalstar 近期向马斯克旗下的 SpaceX 支付 6400 万美元(约 4.65 亿元人民币)。用于在 2023-2025 年期间,发射卫星,进一步扩展苹果 iPhone 系列的 SOS 卫星服务。

发布于:6月以前  |  430次阅读  |  详细内容 »

𝕏(推特)调整隐私政策,可拿用户发布的信息训练 AI 模型

据报道,马斯克旗下社交平台𝕏(推特)日前调整了隐私政策,允许 𝕏 使用用户发布的信息来训练其人工智能(AI)模型。新的隐私政策将于 9 月 29 日生效。新政策规定,𝕏可能会使用所收集到的平台信息和公开可用的信息,来帮助训练 𝕏 的机器学习或人工智能模型。

发布于:6月以前  |  428次阅读  |  详细内容 »

荣耀CEO谈华为手机回归:替老同事们高兴,对行业也是好事

9月2日,荣耀CEO赵明在采访中谈及华为手机回归时表示,替老同事们高兴,觉得手机行业,由于华为的回归,让竞争充满了更多的可能性和更多的魅力,对行业来说也是件好事。

发布于:6月以前  |  423次阅读  |  详细内容 »

AI操控无人机能力超越人类冠军

《自然》30日发表的一篇论文报道了一个名为Swift的人工智能(AI)系统,该系统驾驶无人机的能力可在真实世界中一对一冠军赛里战胜人类对手。

发布于:6月以前  |  423次阅读  |  详细内容 »

AI生成的蘑菇科普书存在可致命错误

近日,非营利组织纽约真菌学会(NYMS)发出警告,表示亚马逊为代表的电商平台上,充斥着各种AI生成的蘑菇觅食科普书籍,其中存在诸多错误。

发布于:6月以前  |  420次阅读  |  详细内容 »

社交媒体平台𝕏计划收集用户生物识别数据与工作教育经历

社交媒体平台𝕏(原推特)新隐私政策提到:“在您同意的情况下,我们可能出于安全、安保和身份识别目的收集和使用您的生物识别信息。”

发布于:6月以前  |  411次阅读  |  详细内容 »

国产扫地机器人热销欧洲,国产割草机器人抢占欧洲草坪

2023年德国柏林消费电子展上,各大企业都带来了最新的理念和产品,而高端化、本土化的中国产品正在不断吸引欧洲等国际市场的目光。

发布于:6月以前  |  406次阅读  |  详细内容 »

罗永浩吐槽iPhone15和14不会有区别,除了序列号变了

罗永浩日前在直播中吐槽苹果即将推出的 iPhone 新品,具体内容为:“以我对我‘子公司’的了解,我认为 iPhone 15 跟 iPhone 14 不会有什么区别的,除了序(列)号变了,这个‘不要脸’的东西,这个‘臭厨子’。

发布于:6月以前  |  398次阅读  |  详细内容 »
 相关文章
如何有效定位Flutter内存问题? 3年以前  |  14692次阅读
Flutter的手势GestureDetector分析详解 4年以前  |  10800次阅读
Flutter插件详解及其发布插件 4年以前  |  10578次阅读
在Flutter中添加资源和图片 5年以前  |  7838次阅读
 目录