Android内存泄漏总结，已整理成文档

概述Binder原理1、概述Android系统中，涉及到多进程间的通信底层都是依赖于BinderIPC机制。例如当进程A中的Activity要向进程B中的Service通信，这便需要依赖于BinderIPC。不仅于此，整个Android系统架构中，大量采用了Binder机制作为IPC（进程间通信，InterprocessCommunication）方案。 Binder原理1、概述

AndroID系统中，涉及到多进程间的通信底层都是依赖于Binder IPC机制。例如当进程A中的Activity要向进程B中的Service通信，这便需要依赖于Binder IPC。不仅于此，整个AndroID系统架构中，大量采用了Binder机制作为IPC（进程间通信，Interprocess Communication）方案。

当然也存在部分其他的IPC方式，如管道、SystemV、Socket等。那么AndroID为什么不使用这些原有的技术，而是要使开发一种新的叫Binder的进程间通信机制呢？

二、显示系统基础知识

在一个典型的显示系统中，一般包括cpu、GPU、display三个部分， cpu负责计算帧数据，把计算好的数据交给GPU，GPU会对图形数据进行渲染，渲染好后放到buffer(图像缓冲区)里存起来，然后display（屏幕或显示器）负责把buffer里的数据呈现到屏幕上。如下图：

2.1 基础概念

屏幕刷新频率 一秒内屏幕刷新的次数（一秒内显示了多少帧的图像），单位 Hz（赫兹），如常见的 60 Hz。刷新频率取决于硬件的固定参数（不会变的）。

逐行扫描 显示器并不是一次性将画面显示到屏幕上，而是从左到右边，从上到下逐行扫描，顺序显示整屏的一个个像素点，不过这一过程快到人眼无法察觉到变化。以 60 Hz 刷新率的屏幕为例，这一过程即 1000 / 60 ≈ 16ms。

帧率 （Frame Rate） 表示 GPU 在一秒内绘制 *** 作的帧数，单位 fps。例如在电影界采用 24 帧的速度足够使画面运行的非常流畅。而 AndroID 系统则采用更加流程的 60 fps，即每秒钟GPU最多绘制 60 帧画面。帧率是动态变化的，例如当画面静止时，GPU 是没有绘制 *** 作的，屏幕刷新的还是buffer中的数据，即GPU最后 *** 作的帧数据。

画面撕裂（tearing） 一个屏幕内的数据来自2个不同的帧，画面会出现撕裂感，如下图

2.2 双缓存2.2.1 画面撕裂 原因

屏幕刷新频是固定的，比如每16.6ms从buffer取数据显示完一帧，理想情况下帧率和刷新频率保持一致，即每绘制完成一帧，显示器显示一帧。但是cpu/GPU写数据是不可控的，所以会出现buffer里有些数据根本没显示出来就被重写了，即buffer里的数据可能是来自不同的帧的， 当屏幕刷新时，此时它并不知道buffer的状态，因此从buffer抓取的帧并不是完整的一帧画面，即出现画面撕裂。

简单说就是display在显示的过程中，buffer内数据被cpu/GPU修改，导致画面撕裂。

2.2.2 双缓存

那咋解决画面撕裂呢？ 答案是使用 双缓存。

由于图像绘制和屏幕读取 使用的是同个buffer，所以屏幕刷新时可能读取到的是不完整的一帧画面。

双缓存，让绘制和显示器拥有各自的buffer：GPU 始终将完成的一帧图像数据写入到 Back Buffer，而显示器使用 Frame Buffer，当屏幕刷新时，Frame Buffer 并不会发生变化，当Back buffer准备就绪后，它们才进行交换。如下图：

2.2.3 VSync

问题又来了：什么时候进行两个buffer的交换呢？

假如是 Back buffer准备完成一帧数据以后就进行，那么如果此时屏幕还没有完整显示上一帧内容的话，肯定是会出问题的。看来只能是等到屏幕处理完一帧数据后，才可以执行这一 *** 作了。

当扫描完一个屏幕后，设备需要重新回到第一行以进入下一次的循环，此时有一段时间空隙，称为VerticalBlanking Interval(VBI)。那，这个时间点就是我们进行缓冲区交换的最佳时间。因为此时屏幕没有在刷新，也就避免了交换过程中出现 screen tearing的状况。

VSync(垂直同步)是VerticalSynchronization的简写，它利用VBI时期出现的vertical sync pulse（垂直同步脉冲）来保证双缓冲在最佳时间点才进行交换。另外，交换是指各自的内存地址，可以认为该 *** 作是瞬间完成。

所以说V-sync这个概念并不是Google首创的，它在早年的PC机领域就已经出现了。

三、AndroID屏幕刷新机制3.1 AndroID4.1之前的问题

具体到AndroID中，在AndroID4.1之前，屏幕刷新也遵循 上面介绍的 双缓存+VSync 机制。如下图：

以时间的顺序来看下将会发生的过程：

display显示第0帧数据，此时cpu和GPU渲染第1帧画面，且在display显示下一帧前完成因为渲染及时，display在第0帧显示完成后，也就是第1个VSync后，缓存进行交换，然后正常显示第1帧接着第2帧开始处理，是直到第2个VSync快来前才开始处理的。第2个VSync来时，由于第2帧数据还没有准备就绪，缓存没有交换，显示的还是第1帧。这种情况被AndroID开发组命名为“Jank”，即发生了丢帧。当第2帧数据准备完成后，它并不会马上被显示，而是要等待下一个VSync 进行缓存交换再显示。

所以总的来说，就是屏幕平白无故地多显示了一次第1帧。

原因是 第2帧的cpu/GPU计算 没能在VSync信号到来前完成 。

我们知道，双缓存的交换 是在Vsyn到来时进行，交换后屏幕会取Frame buffer内的新数据，而实际 此时的Back buffer 就可以供GPU准备下一帧数据了。 如果 Vsyn到来时 cpu/GPU就开始 *** 作的话，是有完整的16.6ms的，这样应该会基本避免jank的出现了（除非cpu/GPU计算超过了16.6ms）。 那如何让 cpu/GPU计算在 Vsyn到来时进行呢？

3.2 drawing with VSync

为了优化显示性能，Google在AndroID 4.1系统中对AndroID display系统进行了重构，实现了Project Butter（黄油工程）：系统在收到VSync pulse后，将马上开始下一帧的渲染。即一旦收到VSync通知（16ms触发一次），cpu和GPU 才立刻开始计算然后把数据写入buffer。如下图：

cpu/GPU根据VSYNC信号同步处理数据，可以让cpu/GPU有完整的16ms时间来处理数据，减少了jank。

一句话总结，VSync同步使得cpu/GPU充分利用了16.6ms时间，减少jank。

问题又来了，如果界面比较复杂，cpu/GPU的处理时间较长 超过了16.6ms呢？如下图：

在第二个时间段内，但却因 GPU 还在处理 B 帧，缓存没能交换，导致 A 帧被重复显示。而B完成后，又因为缺乏VSync pulse信号，它只能等待下一个signal的来临。于是在这一过程中，有一大段时间是被浪费的。当下一个VSync出现时，cpu/GPU马上执行 *** 作（A帧），且缓存交换，相应的显示屏对应的就是B。这时看起来就是正常的。只不过由于执行时间仍然超过16ms，导致下一次应该执行的缓冲区交换又被推迟了——如此循环反复，便出现了越来越多的“Jank”。

为什么 cpu 不能在第二个 16ms 处理绘制工作呢？

原因是只有两个 buffer，Back buffer正在被GPU用来处理B帧的数据， Frame buffer的内容用于display的显示，这样两个buffer都被占用，cpu 则无法准备下一帧的数据。 那么，如果再提供一个buffer，cpu、GPU 和显示设备都能使用各自的buffer工作，互不影响。

3.3 三缓存

三缓存就是在双缓冲机制基础上增加了一个 Graphic Buffer 缓冲区，这样可以最大限度的利用空闲时间，带来的坏处是多使用的一个 Graphic Buffer 所占用的内存。

第一个Jank，是不可避免的。但是在第二个 16ms 时间段，cpu/GPU 使用 第三个 Buffer 完成C帧的计算，虽然还是会多显示一次 A 帧，但后续显示就比较顺畅了，有效避免 Jank 的进一步加剧。

注意在第3段中，A帧的计算已完成，但是在第4个vsync来的时候才显示，如果是双缓冲，那在第三个vynsc就可以显示了。

三缓冲有效利用了等待vysnc的时间，减少了jank，但是带来了延迟。 所以，是不是 Buffer 越多越好呢？这个是否定的，Buffer 正常还是两个，当出现 Jank 后三个足以。

以上就是AndroID屏幕刷新的原理了。

总结

【AndroID 详细知识点思维脑图（技能树）】

其实AndroID开发的知识点就那么多，面试问来问去还是那么点东西。所以面试没有其他的诀窍，只看你对这些知识点准备的充分程度。so，出去面试时先看看自己复习到了哪个阶段就好。

虽然 AndroID 没有前几年火热了，已经过去了会四大组件就能找到高薪职位的时代了。这只能说明 AndroID 中级以下的岗位饱和了，现在高级工程师还是比较缺少的，很多高级职位给的薪资真的特别高（钱多也不一定能找到合适的），所以努力让自己成为高级工程师才是最重要的。

这里附上上述的面试题相关的几十套字节跳动，京东，小米，腾讯、头条、阿里、美团等公司19年的面试题。把技术点整理成了视频和pdf（实际上比预期多花了不少精力），包含知识脉络 + 诸多细节。

由于篇幅有限，这里以图片的形式给大家展示一小部分。

详细整理在腾讯文档：Android架构视频+BAT面试专题PDF+学习笔记​

示一小部分。

[外链图片转存中…(img-Zk2SJrxO-1621489545784)]

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网上学习 AndroID的资料一大堆，但如果学到的知识不成体系，遇到问题时只是浅尝辄止，不再深入研究，那么很难做到真正的技术提升。希望这份系统化的技术体系对大家有一个方向参考。

总结

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