HarmonyOS优化应用内存占用问题性能优化四

一、使用purgeable优化C++内存
Purgeable Memory是HarmonyOS中native层常用的内存管理机制，可用于图像处理的Bitmap、流媒体应用的一次性数据、图片等。应用可以使用Purgeable Memory存放其内部的缓存数据，并由系统根据淘汰策略统一管理全部的purgeable内存。当系统内存不足时，系统可以通过丢弃purgeable内存快速回收内存资源，以释放更多的内存资源给其他应用程序使用，实现全局高效的缓存数据管理。这种机制可以帮助系统更有效地管理内存，提高系统的稳定性和流畅性。
在使用Purgeable内存时，开发者可以调用接口释放Purgeable内存，但需要注意在适当的时机释放Purgeable内存，以确保内存资源能够得到有效管理，避免内存占用过高导致的性能问题和内存泄漏的情况。通过合理使用Purgeable内存，开发者可以更好地管理应用程序的内存，提高用户体验。
（一）原理介绍
Purgeable内存访问流程图如下图所示，在访问Purgeable内存时，首先需要判断当前Purgeable内存的数据是否已经被回收，如果Purgeable内存已经被回收了，那么需要先重建数据再使用。在访问Purgeable内存的数据时，Purgeable内存对应的引用计数refcnt加1，在访问Purgeable结束后，其引用计数refcnt会减1，当引用计数为0的时候，该Purgeable内存可以被系统回收。
图2 Purgeable内存访问流程图
 

Purgeable内存回收流程图如下所示，当引用计数为0时，丢弃掉Purgeable内存中的数据，并标识Purgeable内存已回收。
图3 Purgeable内存回收流程图
 

（二）参考案例
在CMakeLists.txt文件中引入Purgeable对应的动态链接库libpurgeable_memory_ndk.z.so，具体如下所示：

# the minimum version of CMake.
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
project(MyNativeApplication)
set(NATIVERENDER_ROOT_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})
if(DEFINED PACKAGE_FIND_FILE)
    include(${PACKAGE_FIND_FILE})
endif()
include_directories(${NATIVERENDER_ROOT_PATH}
                    ${NATIVERENDER_ROOT_PATH}/include)
add_library(entry SHARED napi_init.cpp)
# 引入libpurgeable_memory_ndk.z.so动态链接库
target_link_libraries(entry PUBLIC libace_napi.z.so libpurgeable_memory_ndk.z.so)

引入purgeable_memory头文件，并声明创建PurgeableMemory对象需要使用的ModifyFunc函数，调用OH_PurgeableMemory_Create创建PurgeableMemory对象。
在读取PurgeableMemory对象的内容时，需要调用OH_PurgeableMemory_BeginRead，读取结束时，需要调用OH_PurgeableMemory_EndRead。其中，OH_PurgeableMemory_GetContent可以获取PurgeableMemory对象的内存数据。
在修改PurgeableMemory对象的内容时，需要调用OH_PurgeableMemory_BeginWrite，读取结束时，需要调用OH_PurgeableMemory_EndWrite。其中，OH_PurgeableMemory_AppendModify可以更新PurgeableMemory对象重建规则。

#include "napi/native_api.h"
#define DATASIZE (4 * 1024 * 1024)
#include "purgeable_memory/purgeable_memory.h"


bool ModifyFunc(void *data, size_t size, void *param) {
    data = param;
    return true;
}
// 业务定义对象类型
class ReqObj;
static napi_value Add(napi_env env, napi_callback_info info)
{
    size_t requireArgc = 2;
    size_t argc = 2;
    napi_value args[2] = {nullptr};
    napi_get_cb_info(env, info, &argc, args , nullptr, nullptr);
    napi_valuetype valuetype0;
    napi_typeof(env, args[0], &valuetype0);
    napi_valuetype valuetype1;
    napi_typeof(env, args[1], &valuetype1);
    double value0;
    napi_get_value_double(env, args[0], &value0);
    double value1;
    napi_get_value_double(env, args[1], &value1);
    double result = value0 + value1;
    // 创建一个PurgeableMemory对象
    OH_PurgeableMemory *pPurgmem = OH_PurgeableMemory_Create(DATASIZE, ModifyFunc, &result);
    // 读取对象
    OH_PurgeableMemory_BeginRead(pPurgmem);
    // 获取PurgeableMemory对象大小
    size_t size = OH_PurgeableMemory_ContentSize(pPurgmem);
    // 获取PurgeableMemory对象内容
    ReqObj *pReqObj = (ReqObj *)OH_PurgeableMemory_GetContent(pPurgmem);
    // 读取PurgeableMemory对象结束
    OH_PurgeableMemory_EndRead(pPurgmem);


    // 修改PurgeableMemory对象
    OH_PurgeableMemory_BeginWrite(pPurgmem);
    // 声明扩展创建函数的参数
    double newResult = value0 + value0;
    // 更新PurgeableMemory对象重建规则
    OH_PurgeableMemory_AppendModify(pPurgmem, ModifyFunc, &newResult);
    // 修改PurgeableMemory对象结束
    OH_PurgeableMemory_EndWrite(pPurgmem);
    // 销毁对象
    OH_PurgeableMemory_Destroy(pPurgmem);
    napi_value sum;
    napi_create_double(env, result, &sum);
    return sum;
}
EXTERN_C_START
static napi_value Init(napi_env env, napi_value exports)
{
    napi_property_descriptor desc[] = {
        { "add", nullptr, Add, nullptr, nullptr, nullptr, napi_default, nullptr }
    };
    napi_define_properties(env, exports, sizeof(desc) / sizeof(desc[0]), desc);
    return exports;
}
EXTERN_C_END


static napi_module demoModule = {
    .nm_version = 1,
    .nm_flags = 0,
    .nm_filename = nullptr,
    .nm_register_func = Init,
    .nm_modname = "entry",
    .nm_priv = ((void*)0),
    .reserved = { 0 },
};
extern "C" __attribute__((constructor)) void RegisterEntryModule(void)
{
    napi_module_register(&demoModule);
}

二、使用合理尺寸的图片优化应用内存
（一）原理介绍
应用在定义界面时，对于使用不同类型的组件，需要绘制不同的内容。图片组件主要用来加载和显示图片，而组件本身也需要占用内存。ArkTS目前采用引用计数的机制来管理内存。引用计数是一种简单而高效的内存管理方式，它通过记录每个对象被引用的次数来确定何时释放对象。需要注意的是，如果组件没有正确释放，即使其他地方不再使用该组件，对应的引用链接上的资源也不会被释放，可能会导致内存泄漏问题。
一张全屏的图片，不同分辨率的内存占用大小如下：
 

由上图可以看出，对于一些页面多、图片多、效果多的资源密集型应用，内存很容易达到较高水平。当应用的内存占用超过系统设定的阈值（如4G，其中4G只是示例，不同系统的阈值不同）时，系统可能会认为应用存在严重的内存问题，并可能会强制杀死该应用进程，以保证设备系统的稳定性和性能。为了避免应用被系统杀死，开发者可以考虑以下两点：
优化资源使用：通过合理设置图片源文件大小，合理使用内存资源，减少图片所占应用内存。
布局优化：通过减少布局嵌套层级，减少过度绘制可以产生较大的性能收益。
本章节主要指导开发者通过合理设置图片源文件大小，合理使用内存资源，减少图片所占应用内存。
（二）避免加载超过显示尺寸的图片

如上代码示例中，使用500500尺寸大小的Image组件加载一张尺寸为40323024的RGBA格式图片时（每个像素占用4个字节），图片申请了约46.5M的内存。这是因为图片的原始尺寸较大，加载到Image组件中时需要将其缩放到500500的尺寸，这个过程会占用一定的内存空间。
可使用公式计算出来纹理图片内存大小 = imageWidth x imageHeight x format（40323024 * 4 = 48771072 bytes ≈ 46.5M）。
但是实际上，组件只需要500500的尺寸。也就是说，实际需要的内存 = 500500*4 ≈ 1M。
 

因此当一张图片比控件显示的区域要大，最终会被裁剪或者缩放。大量的裁剪和缩放不仅导致视图效果变差，还会浪费内存，引起严重的功耗问题。为了最大程度地节省内存，开发者可以手动调整源文件的尺寸大小，使其与组件的大小保持一致。这样可以避免不必要的内存浪费，并提高应用程序的性能和效率。开发者可以使用图像处理工具来调整图像的尺寸大小，从而进一步节省内存空间。

本文主要引用参考HarmonyOS官方文档