OpenHarmony内存泄漏指南 - 解决问题(综合)

本系列文章旨在提供定位与解决OpenHarmony应用与子系统内存泄露的常见手段与思路,将会分成几个部分来讲解。首先我们需要掌握发现内存泄漏问题的工具与方法,以及判断是否可能存在泄漏。接着需要掌握定位泄漏问题的工具,以及抓取trace、分析trace,以确定是否有泄漏问题。如果发现问题的场景过于复杂,需要通过分解问题来简化场景。最后根据trace来找到问题代码并尝试解决。

本篇提供了一些3.2 release内存泄漏的真实案例,旨在提供常见泄漏原因的解决办法。常见的泄漏问题主要分为Native代码泄漏、NAPI代码泄漏、JavaScript代码泄漏以及综合类问题。下面是综合类的案例,一般都是需要结合native、napi代码,与对应的JavaScript对象一起分析的类型。

OnJsRemoteRequest

该案例,是在进行rpc通信时,服务端的占用内容会不断增大,JavaScript代码如下:

class ServiceImpl extends rpc.RemoteObject {constructor() {super('test');}onRemoteMessageRequest(code, data, reply, option) {reply.writeString('Hello World');return true;}
}

代码中,仅仅只是像reply写入了一个字符串。trace显示如下函数中存在泄漏:

int NAPIRemoteObject::OnJsRemoteRequest(CallbackParam *jsParam)
{uv_loop_s *loop = nullptr;napi_get_uv_event_loop(env_, &loop);uv_work_t *work = new(std::nothrow) uv_work_t;work->data = reinterpret_cast<void *>(jsParam);ZLOGI(LOG_LABEL, "start nv queue work loop");uv_queue_work(loop, work, [](uv_work_t *work) {}, [](uv_work_t *work, int status) {ZLOGI(LOG_LABEL, "enter thread pool");CallbackParam *param = reinterpret_cast<CallbackParam *>(work->data);napi_value onRemoteRequest = nullptr;napi_value thisVar = nullptr;napi_get_reference_value(param->env, param->thisVarRef, &thisVar);napi_get_named_property(param->env, thisVar, "onRemoteMessageRequest", &onRemoteRequest);napi_valuetype type = napi_undefined;napi_typeof(param->env, onRemoteRequest, &type);bool isOnRemoteMessageRequest = true;napi_value jsCode;napi_create_uint32(param->env, param->code, &jsCode);napi_value global = nullptr;napi_get_global(param->env, &global);napi_value jsOptionConstructor = nullptr;napi_get_named_property(param->env, global, "IPCOptionConstructor_", &jsOptionConstructor);napi_value jsOption;size_t argc = 2;napi_value flags = nullptr;napi_create_int32(param->env, param->option->GetFlags(), &flags);napi_value waittime = nullptr;napi_create_int32(param->env, param->option->GetWaitTime(), &waittime);napi_value argv[2] = { flags, waittime };napi_new_instance(param->env, jsOptionConstructor, argc, argv, &jsOption);napi_value jsParcelConstructor = nullptr;if (isOnRemoteMessageRequest) {napi_get_named_property(param->env, global, "IPCSequenceConstructor_", &jsParcelConstructor);} else {napi_get_named_property(param->env, global, "IPCParcelConstructor_", &jsParcelConstructor);}napi_value jsData;napi_value dataParcel;napi_create_object(param->env, &dataParcel);napi_wrap(param->env, dataParcel, param->data,[](napi_env env, void *data, void *hint) {}, nullptr, nullptr);size_t argc3 = 1;napi_value argv3[1] = { dataParcel };napi_new_instance(param->env, jsParcelConstructor, argc3, argv3, &jsData);napi_value jsReply;napi_value replyParcel;napi_create_object(param->env, &replyParcel);napi_wrap(param->env, replyParcel, param->reply,[](napi_env env, void *data, void *hint) {}, nullptr, nullptr);size_t argc4 = 1;napi_value argv4[1] = { replyParcel };napi_new_instance(param->env, jsParcelConstructor, argc4, argv4, &jsReply);// start to call onRemoteRequestsize_t argc2 = 4;napi_value argv2[] = { jsCode, jsData, jsReply, jsOption };napi_value return_val;napi_status ret = napi_call_function(param->env, thisVar, onRemoteRequest, argc2, argv2, &return_val);// Reset old calling pid, uid, device idNAPI_RemoteObject_resetOldCallingInfo(param->env, oldCallingInfo);do {if (ret != napi_ok) {ZLOGE(LOG_LABEL, "OnRemoteRequest got exception");param->result = ERR_UNKNOWN_TRANSACTION;break;}ZLOGD(LOG_LABEL, "call js onRemoteRequest done");// Check whether return_val is Promisebool returnIsPromise = false;//napi_is_promise(param->env, return_val, &returnIsPromise);if (!returnIsPromise) {ZLOGD(LOG_LABEL, "onRemoteRequest is synchronous");bool result = false;napi_get_value_bool(param->env, return_val, &result);if (!result) {ZLOGE(LOG_LABEL, "OnRemoteRequest res:%{public}s", result ? "true" : "false");param->result = ERR_UNKNOWN_TRANSACTION;} else {param->result = ERR_NONE;}break;}...return;} while (0);std::unique_lock<std::mutex> lock(param->lockInfo->mutex);param->lockInfo->ready = true;param->lockInfo->condition.notify_all();});std::unique_lock<std::mutex> lock(jsParam->lockInfo->mutex);jsParam->lockInfo->condition.wait(lock, [&jsParam] { return jsParam->lockInfo->ready; });int ret = jsParam->result;delete jsParam;delete work;return ret;
}

代码比较长(有做删减),大致为:

  • 将下面代码通过uv_event_loop发送到js线程
  • 获取onRemoteMessageRequest函数
  • 创建code参数
  • 构造option参数
  • 构造data、reply参数
  • 调用JavaScript代码中的onRemoteMessageRequest函数,并将code、data、reply、option等参数传入
  • 获取onRemoteMessageRequest的返回值并唤醒线程

napi_handle_scope

首先,napi的各种函数如napi_create_object、napi_call_function等,在创建JavaScript Object或调用JavaScript函数的过程中,会创建各种NativeValue极其子类,如NativeObject、NativeFunction,还有NativeReference等

  • NativeValue等对象是通过NativeChunk创建并管理其内存。
  • NativeValue对象中,会将对应JS对象的作用域修改为global,也就是不会被gc回收。NativeValue被析构时,会将JS对象从global中移除。
  • NativeChunk会通过new与delete管理所有的NativeValue对象。
  • NativeValue对象不被回收,对应的JS对象就不会被回收。
  • 通过NativeChunk创建的对象不会被主动回收,需要使用napi_handle_scope。
  • napi_handle_scope的作用与LocalScope(createDate案例中)类似,只不过napi_handle_scope管理的napi的NativeValue系列对象,而LocalScope是管理Ark运行时中的JavaScript对象。

因此代码修改如下:

int NAPIRemoteObject::OnJsRemoteRequest(CallbackParam *jsParam)
{uv_loop_s *loop = nullptr;napi_get_uv_event_loop(env_, &loop);uv_work_t *work = new(std::nothrow) uv_work_t;work->data = reinterpret_cast<void *>(jsParam);ZLOGI(LOG_LABEL, "start nv queue work loop");uv_queue_work(loop, work, [](uv_work_t *work) {}, [](uv_work_t *work, int status) {ZLOGI(LOG_LABEL, "enter thread pool");CallbackParam *param = reinterpret_cast<CallbackParam *>(work->data);napi_handle_scope scope = nullptr;napi_open_handle_scope(param->env, &scope);...});std::unique_lock<std::mutex> lock(jsParam->lockInfo->mutex);jsParam->lockInfo->condition.wait(lock, [&jsParam] { return jsParam->lockInfo->ready; });int ret = jsParam->result;delete jsParam;delete work;return ret;
}

NAPI_MessageParcel

泄漏还未解决完,trace显示使用napi_new_instance构造data与reply时,有对象泄漏,即NAPI_MessageParcel对象。napi_new_instance函数在创建JavaScript对象时,会调用该类的构造函数,对应到NAPI_MessageParcel则是如下函数:

int NAPIRemoteObject::OnJsRemoteRequest(CallbackParam *jsParam)
{uv_loop_s *loop = nullptr;napi_get_uv_event_loop(env_, &loop);uv_work_t *work = new(std::nothrow) uv_work_t;work->data = reinterpret_cast<void *>(jsParam);ZLOGI(LOG_LABEL, "start nv queue work loop");uv_queue_work(loop, work, [](uv_work_t *work) {}, [](uv_work_t *work, int status) {ZLOGI(LOG_LABEL, "enter thread pool");CallbackParam *param = reinterpret_cast<CallbackParam *>(work->data);napi_handle_scope scope = nullptr;napi_open_handle_scope(param->env, &scope);...});std::unique_lock<std::mutex> lock(jsParam->lockInfo->mutex);jsParam->lockInfo->condition.wait(lock, [&jsParam] { return jsParam->lockInfo->ready; });int ret = jsParam->result;delete jsParam;delete work;return ret;
}

可以看到,在构造函数中,通过new关键字创建了NAPI_MessageParcel对象,但是在后续的OnJsRemoteRequest函数中,并未有delete的操作。那么问题就在于,客户端也有NAPI_MessageParcel对象,为何没有泄漏?

这里首先看看客户端的JavaScript代码:

let option = new rpc.MessageOption()
let data = rpc.MessageParcel.create()
let reply = rpc.MessageParcel.create()proxy.sendRequest(1, data, reply, option).then(function(result) {}).finally(() => {data.reclaim()reply.reclaim()})

在promise的finally中,调用了reclaim函数。其native实现为:

napi_value NAPI_MessageParcel::JS_reclaim(napi_env env, napi_callback_info info)
{size_t argc = 0;napi_value thisVar = nullptr;napi_get_cb_info(env, info, &argc, nullptr, &thisVar, nullptr);NAPI_MessageParcel *napiParcel = nullptr;napi_remove_wrap(env, thisVar, (void **)&napiParcel);NAPI_ASSERT(env, napiParcel != nullptr, "napiParcel is null");delete napiParcel;napi_value result = nullptr;napi_get_undefined(env, &result);return result;
}

在JS_reclaim函数中,有通过delete释放NAPI_MessageParcel对象。客户端没有泄漏的原因就在于调用了JavaScript的reclaim函数。那服务端是否可以调用呢?可以,但是不能让开发者来修改代码,那样后续维护代价太大。这里需要区分是服务端还是客户端,来判断是否要通过native来释放内存,修改NAPI_MessageParcel::JS_constructor函数如下:

napi_value NAPI_MessageParcel::JS_constructor(napi_env env, napi_callback_info info)
{...status = napi_wrap(env, thisVar, messageParcel,[](napi_env env, void *data, void *hint) {},[](napi_env env, void *data, void *hint) {NAPI_MessageParcel *messageParcel = reinterpret_cast<NAPI_MessageParcel *>(data);if (!messageParcel->owner) {delete messageParcel;}},NAPI_ASSERT(env, status == napi_ok, "napi wrap message parcel failed");return thisVar;
}

这样,服务端在JavaScript对象data、reply释放后,就能释放NAPI_MessageParcel对象的内存了。

CustomDialogController

在JavaScript中,使用CustomDialogController,会造成页面对象与CustomDialogController无法被销毁,代码如下:

private backDialogController: CustomDialogController = new CustomDialogController({builder: SimpleComponent({})
});

上述代码会被编译成:

this.backDialogController = new CustomDialogController({builder: () => {let jsDialog = new SimpleComponent_1.default("7", this, {});jsDialog.setController(this.backDialogController);View.create(jsDialog);}
}, this);

CustomDialogController对应的NAPI代码如下:

void JSCustomDialogController::JSBind(BindingTarget object)
{JSClass<JSCustomDialogController>::Declare("CustomDialogController");JSClass<JSCustomDialogController>::CustomMethod("open", &JSCustomDialogController::JsOpenDialog);JSClass<JSCustomDialogController>::CustomMethod("close", &JSCustomDialogController::JsCloseDialog);JSClass<JSCustomDialogController>::Bind(object, &JSCustomDialogController::ConstructorCallback, &JSCustomDialogController::DestructorCallback);
}

new CustomDialogController的实现

JavaScript代码new CustomDialogController会调用Native的JSCustomDialogController::ConstructorCallback函数,代码如下:

void JSCustomDialogController::JSBind(BindingTarget object)
{JSClass<JSCustomDialogController>::Declare("CustomDialogController");JSClass<JSCustomDialogController>::CustomMethod("open", &JSCustomDialogController::JsOpenDialog);JSClass<JSCustomDialogController>::CustomMethod("close", &JSCustomDialogController::JsCloseDialog);JSClass<JSCustomDialogController>::Bind(object, &JSCustomDialogController::ConstructorCallback, &JSCustomDialogController::DestructorCallback);
}
  • JSRef<JSObject> constructorArg = JSRef<JSObject>::Cast(info[0])获取的是第一个入参,即带builder函数的对象。
  • JSRef<JSObject> ownerObj = JSRef<JSObject>::Cast(info[1])获取的是第二个入参,即传入的this,也就是应用的页面View对象。
  • 接下来通过new关键字创建JSCustomDialogController对象instance。
  • 将第一个入参对象中的builder函数,使用instance对象的jsBuilderFunction_属性保存起来,供后续调用。该属性的类型是RefPtr<JsFunction>类型,会强持有对应的JavaScript对象。
  • 将instance对象通过SetReturnValue设置返回值给JSCallbackInfo对象。

也就是说,JavaScript代码new CustomDialogController会创建两个对象:

  1. JavaScript对象CustomDialogController
  2. Native对象JSCustomDialogController

这两个对象如何关联起来的呢?简单来说,在系统调用了JSCustomDialogController::ConstructorCallback函数后,通过JSCallbackInfo获取返回值,即JSCustomDialogController对象的指针,并将其通过NativePointer的形式,与JavaScript对象CustomDialogController关联。

JSCustomDialogController对象合适被回收呢?在JSCustomDialogController::DestructorCallback中,也就是JavaScript对象CustomDialogController销毁时:

void JSCustomDialogController::JSBind(BindingTarget object)
{JSClass<JSCustomDialogController>::Declare("CustomDialogController");JSClass<JSCustomDialogController>::CustomMethod("open", &JSCustomDialogController::JsOpenDialog);JSClass<JSCustomDialogController>::CustomMethod("close", &JSCustomDialogController::JsCloseDialog);JSClass<JSCustomDialogController>::Bind(object, &JSCustomDialogController::ConstructorCallback, &JSCustomDialogController::DestructorCallback);
}

对象之间的关系

这里涉及到三个对象,分别是:

  • View,ui页面对象,也就是ets代码中的this
  • CustomDialogController,JavaScript对象
  • JSCustomDialogController,native对象

三者关系如下:

  • View的成员backDialogController持有了CustomDialogController
  • CustomDialogController通过NativePointer与JSCustomDialogController关联
  • CustomDialogController销毁时会回收JSCustomDialogController

箭头函数

目前看起来一切正常,只要View能被正常销毁,就不会造成泄漏。那么问题出在哪了呢?我们回顾一下编译后的new CustomDialogController代码:

this.backDialogController = new CustomDialogController({builder: () => {...}
}, this);

注意这里builder函数被编译为了箭头函数,箭头函数的this会指向最近的上层this,即View。这样问题就来了,JSCustomDialogController对象的jsBuilderFunction_持有了builder函数,builder函数持有了View引用,相当于JSCustomDialogController持有了View的引用。

又因为CustomDialogController与JSCustomDialogController关联,生命周期保持一致,间接的可以看做CustomDialogController持有了View。同时View的成员backDialogController持有了CustomDialogController,造成了循环引用,两个JavaScript对象都无法被销毁。

如何解决呢?很简单,只需要在页面的aboutToDisappear函数中,将backDialogController与View的引用解除即可:

aboutToDisappear() {delete this.devicesDialogControllerthis.devicesDialogController = undefined
}

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