[번역] 안드로이드 앱이 메모리 누수(Leak)를 만드는 8가지 방법

이 글은 Eight Ways Your Android App Can Leak Memory 라는 내용으로 http://blog.nimbledroid.com에 포스팅된 글을 번역한 내용으로 저자로부터 허락을 받았습니다. 그리고 일부 오역이나 의역이 있을 수 있으니 참고해 주시면 감사하겠습니다.


자바처럼 가비지 콜렉터를 사용하는 언어가 가지는 장점 중 하나는 개발자가 명시적으로 메모리를 관리할 필요가 없다는 것이다. 이것은 잘못된 메모리 참조(segmentation fault)로 앱의 크래시나 메모리를 해제하지 않아 힙 메모리가 증가(bloating)하는 가능성을 줄여 안전한 코드를 만들게 한다. 불행하게도, 자바에서도 논리적으로 메모리를 누수 시킬 수 있는 여러 가지 방법이 있다. 결국 안드로이드 앱은 여전히 불필요한 메모리를 사용하고 OOM(Out Of Memory)의 결과로 크래시가 발생하기 쉽다는 것을 말한다.

일반적인 메모리 누수는, 모든 연관 참조가 범위(일반적으로 메서드 완료나 객체의 소멸)를 벗어나기 전에 할당한 메모리를 해제하지 않는 경우에 발생한다. 일반적인 메모리 누수와 다르게, 논리적인 메모리 누수는 앱에서 더는 필요 없는 객체의 참조를 해제하지 않은 것의 결과이다. 객체에 강한 참조(strong reference)가 있는 경우에, 가비지 컬렉터는 메모리에서 객체를 제거할 수 없다. 만약 한 컨텍스트(Context)에서 누수가 발생한다면 안드로이드 개발에 특히 문제가 된다. 액티비티(Activites)와 같은 컨텍스트는 많은 양의 메모리에 많은 참조(예로, 뷰 계층과 기타 자원 등)를 가지고 있기 때문이다. 컨텍스트가 누수된 경우, 컨텍스트가 가르키는 모든 것들 또한 누수된다. 대부분 안드로이드는 제한된 메모리를 사용하는 모바일 기기에서 실행해서, 누수가 많이 발생하면 앱에서 사용할 가용메모리가 전부 소진될 가능성이 매우 크다.

객체의 생명주기가 명확하기 정의되지 않았다면, 논리적인 메모리 누수를 감지하는 것은 주관적인 문제가 됐을 것이다. 다행히도, 액티비티는 매우 명확하게 정의한 생명주기를 가지고 있고, 생명주기는 액티비티 객체가 누수 했는지를 아주 쉽게 고려할 수 있게 한다. 액티비티의 onDestroy() 메서드는 생명이 종료할 때 그리고 프로그래머의 의도나 안드로이드가 일부 메모리 회수할 필요가 있을 때 객체가 종료된다는 것을 알려주는 경우 호출된다. 액티비티의 onDestory() 메서드가 완료했지만 액티비티 객체는 힙 루트의 강한 참조로 연결되어 있을 수 있고, 이런 경우 가비지 콜렉터는 메모리에서 삭제하기 위해 마크할 수 없다(원래 의도가 객체를 삭제하는 것임에도 불구하고). 결과적으로, 정상적인 생명주기를 지나 계속 유지되는 액티비티 객체는 누수라고 정의할 수 있다.

액티비티는 매우 크고 무거운 객체라서, 안드로이드 프레임웍이 처리하는 것들을 무시하도록 선택하면 안 된다. 하지만, 액티비티 객체는 의도하지 않게 누수될 수 있는 방법들이 있다. 안드로이드에서, 잠재적인 메모리 누수로 이끄는 위험한 것들 모두는 두 가지 기본 상황 위주로 연결되어 있다. 첫 번째 메모리 누수 카테고리는 앱의 상태와 관계없이 존재하고 액티비티에 참조로 유지하는 프로세스 전역 정적 객체로 인해서 발생한다. 다른 카테고리는 액티비티에서 강한 참조를 가진 스레드가 액비티비의 수명보다 오래 지속하는 경우에 발생한다. 이런 상황을 만들 수 있는 몇 가지(다른) 방법을 살펴보자.

아래 테스트 코드는 https://github.com/NimbleDroid/Memory-Leaks/blob/master/app/src/main/java/com/nimbledroid/memoryleaks/MainActivity.java 에서 확인할 수 있다.

1. 정적 액티비티(Static Activities)

액티비티를 누수 시키는 가장 쉬운 방법은 액티비티 클래스에 정적 변수를 선언하고, 다음에 액티비티의 실행 객체를 바인딩(setting)하는 것이다. 액티비티의 생명주기가 완료하기 전에 참조가 제거되지 않는다면, 액티비티는 누수될 것이다. 앱의 전체 실행시간에 액티비티의 클래스(예로 MainActivity)를 나타내는 객체가 정적이고 메모리에 적재되어 남아있기 때문이다. 이 클래스 객체가 액티비티 객체에 참조를 유지한다면, 가비지 콜렉션 대상이 아니게 된다.

void setStaticActivity() {
  activity = this;
}

View saButton = findViewById(R.id.sa_button);
saButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
  @Override public void onClick(View v) {
    setStaticActivity();
    nextActivity();
  }
});

2. 정적 뷰(Static Views)

비슷한 상황은 액티비티가 종종 참조하거나 객체를 메모리에 로드해서 유지하는데 장점이 있는 싱글톤 패턴(singleton pattern)을 구현하는 것일 수도 있고, 그것은 빠르게 복원될 수 있다. 그러나, 앞에서 언급한 것처럼, 액티비티에 정의된 생명주기를 무시하고 메모리에 정적 뷰를 유지하는 것은 매우 위험하고 불필요하다 – 그리고 모든 비용은 피해야한다.

그러나 객체화 하는데 많은 노력(?)이 필요하지만 같은 액티비티의 다른 생명주기에 걸쳐서 변화하지 않는 특별한 뷰를 가지고 있다면 어떻게 될까? 그렇다면, 아래코드에서처럼, 뷰를 객체로 만들고 뷰 계층에 추가한 뒤에 뷰를 정적으로 만들자.

이제 액티비티가 종료되면, 액티비티의 메모리 대부분을 해제할 수 있어야 한다. 추가된 뷰는 뷰의 컨텍스트(이 경우에는 액티비티)에 참조를 유지할 것이라는 것을 알고 있을 겁니다. 뷰에 정적 참조를 만들어서, 액티비티에 영속적인 참조 연결을 만들었고, 누수되었다. 뷰를 정적으로 추가하지 마세요, 만약 해야 한다면 액티비티가 완료하기 전 특정 시점에 뷰 계층에서 정적 뷰를 제거하세요.

void setStaticView() {
  view = findViewById(R.id.sv_button);
}

View svButton = findViewById(R.id.sv_button);
svButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
  @Override public void onClick(View v) {
    setStaticView();
    nextActivity();
  }
});

3. 내부 클래스(Inner Classes)

계속해서, 내부 클래스라고 불리는 클래스를 액티비티에 정의했다고 가정해보자. 프로그래머는 가독성과 캡슐화를 향상한다는 이유를 포함한 여러 가지 이유로 내부 클래스를 사용할 수 있을 것이다. 내부 클래스의 객체를 생성하고 정적 참조로 유지한다면 어떻게 될까? 이 지점에서 또한 메모리 누수가 다가오는 것을 예상할 수 있을 것이다.

void createInnerClass() {
    class InnerClass {
    }
    inner = new InnerClass();
}

View icButton = findViewById(R.id.ic_button);
icButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override public void onClick(View v) {
        createInnerClass();
        nextActivity();
    }
});

불행하게도, 내부 클래스 객체의 장점 중의 하나가 “외부 클래스(내부 클래스를 선언한 클래스) 변수에 접근할 수 있다”는 것이기에, 내부 클래스 객체는 액티비티가 누수 하는 원인인 외부 클래스 객체에 참조를 유지해야 한다.

4. 익명 클래스(Anonymous Classes)

마찬가지로 익명 클래스 역시 익명 클래스를 선언한 클래스에 참조를 유지할 것이다. 그래서 액티비티에 AsyncTask를 익명으로 선언하고 객체화한다면 메모리 누수가 발생할 수 있다. 만약 액티비티가 종료한 후에 익명 AsyncTask가 백그라운드로 계속 동작한다면, 액티비티에 참조가 계속 유지될 것이고 이것은 백그라운드 작업이 완료될 때까지 액티비티가 가비지 콜렉트되지 않는다는 것이다.

void startAsyncTask() {
    new AsyncTask<Void, Void, Void>() {
        @Override protected Void doInBackground(Void... params) {
            while(true);
        }
    }.execute();
}

super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
View aicButton = findViewById(R.id.at_button);
aicButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override public void onClick(View v) {
        startAsyncTask();
        nextActivity();
    }
});

5. 핸들러(Handlers)

매우 비슷한 원리가 Runnable 객체로 익명으로 정의된 백그라운드 태스크에 적용된다. 그리고 이 객체는 핸들러 객체로 실행하는 것을 기다린다. 액티비티에 선언된 Runnable 객체는 암시적으로 액티비티에 참조할 것이고, 다음에 핸들러의 메시지 큐(MessageQueue)에 메시지로 등록될 것이다. 액티비티 종료되기 전에 메시지가 처리되지 않는 한, 참조 연결은 액티비티를 메모리에 유지하게 할 것이고 누수의 원인이 된다.

void createHandler() {
    new Handler() {
        @Override public void handleMessage(Message message) {
            super.handleMessage(message);
        }
    }.postDelayed(new Runnable() {
        @Override public void run() {
            while(true);
        }
    }, Long.MAX_VALUE >> 1);
}

View hButton = findViewById(R.id.h_button);
hButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override public void onClick(View v) {
        createHandler();
        nextActivity();
    }
});

6. 스레드(Thread)

스레드(Thread)와 타이머 태스크(TimerTask) 클래스 모두에서 같은 실수를 다시 반복할 수 있다.

void spawnThread() {
    new Thread() {
        @Override public void run() {
            while(true);
        }
    }.start();
}

View tButton = findViewById(R.id.t_button);
tButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
  @Override public void onClick(View v) {
      spawnThread();
      nextActivity();
  }
});

7. 타이머 작업

별도 스레드에서 작업을 수행하지만, 익명으로 선언되고 객체화되는 한, 이미 종료한 액티비티에 참조 연결을 계속 유지할 것이고 다시 누수의 원인이 될 것이다.

void scheduleTimer() {
    new Timer().schedule(new TimerTask() {
        @Override
        public void run() {
            while(true);
        }
    }, Long.MAX_VALUE >> 1);
}

View ttButton = findViewById(R.id.tt_button);
ttButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override public void onClick(View v) {
        scheduleTimer();
        nextActivity();
    }
});

8. 센서 관리자

마지막으로, 컨텍스트(Context)로 getSystemService() 메서드를 호출해서 찾을 수 있는 시스템 서비스가 있다. 시스템 서비스는 자신의 프로세스에서 동작하고, 백그라운드 작업과 같은 종류를 실행하거나 기기 하드웨어의 기능을 인터페이스 해서 앱을 도와준다. 컨텍스트가 서비스에서 이벤트가 발생할 때마다 노티를 받기 원한다면, 리스너로 컨텍스트 자신을 등록시킬 필요가 있다. 그러나, 리스너로 등록하는 것은 서비스가 액티비티에 참조를 유지하게 할 것이고, 그리고 만약 프로그래머가 액티비티가 종료하기 전에 리스너로 등록해제를 하지 않았다면, 이것은 가비지 콜렉션 대상에서 제외할 것이고 메모리 누수를 발생시킬 것이다.

void registerListener() {
       SensorManager sensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
       Sensor sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ALL);
       sensorManager.registerListener(this, sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST);
}

View smButton = findViewById(R.id.sm_button);
smButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override public void onClick(View v) {
        registerListener();
        nextActivity();
    }
});

이제 실수로 엄청난 양의 메모리를 누수 하기가 얼마나 쉬운지 알 수 있는 다양한 메모리 누수를 살펴봤다. 최악에는 메모리 누수가 앱이 메모리를 다 소진하게 하거나 크래시를 유발할 것이지만, 누수가 항상 메모리 소진이나 크래시를 유발하는 것은 아니다. 대신에, 메모리 누수는 많은 양을 차지할 수 있지만 앱의 메모리 공간에 치명적이지 않은 양일 수 있다. 이 경우, 앱은 다른 객체에 할당해야 하는 메모리의 양이 적으며, 그래서 새로운 객체를 할당하는 공간을 확보하기 위해서 가비지 콜렉터가 더 자주 실행할 필요가 있다. 가비지 콜렉션은 매우 큰 작업이고 사용자가 느려지는 것을 느끼게 할 것이다. 액티비티에서 객체를 만들 때 잠재적인 참조 연결을 주의하고 자주 메모리 누수를 테스트해라.

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