关于android:通俗易懂android是如何管理内存的

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前言

很快乐遇见你~

内存优化始终是 Android 开发中的一个十分重要的话题，他间接影响着咱们 app 的性能体现。但这个话题波及到的内容很广且都偏差底层，让很多开发者望而生畏。同时，内存优化更加偏差于“教训常识”，须要在理论我的项目中去利用来学习。

因此本文并不想深刻到底层去讲内存优化的原理，而是着眼于宏观，聊聊 android 是如何调配和治理内存、在内存不足的时候零碎会如何解决以及会对用户造成什么样的影响。

Android 利用基于 JVM 语言进行开发，尽管 google 依据挪动设施特点开发了自家的虚拟机如 Dalvik、ART，但仍旧是基于 JVM 模型，在堆区调配对象内存。因而 Java heap（java 堆）是 android 利用内存调配和回收的重点。其次，挪动设施的 RAM 十分无限，如何为过程调配以及治理内存也是重中之重。

文章的次要内容是剖析 Java heap、RAM 的内存治理，以及当内存不够时 android 会如何解决。

那么，咱们开始吧。

Java Heap

Java Heap，也就是 JVM 中的堆区。简略回顾一下 JVM 中运行时数据区域的划分：

• 橙色区域的办法栈以及程序计数器属于线程公有，次要存储办法中的部分数据。
• 办法区次要存储常量以及类信息，线程共享。
• 堆区次要负责存储创立的对象，简直所有对象的内存都在堆区中调配，同时也是线程共享。

咱们在 android 程序中应用如 Object o = new Object() 代码创立的对象都会在堆区中调配一块内存进行存储，具体如何调配由虚拟机解决而不须要咱们开发者干涉。当一个对象不再应用时，JVM 中具备垃圾回收机制（GC），会主动开释堆区中无用的对象，从新利用内存。当咱们申请调配的内存曾经超过堆区的内存大小，则会抛出 OOM 异样。

在 android 中，堆区是一个由 JVM 逻辑划分的区域，他并不是真正的物理区域。堆区并不会间接全副映射和他等量大小的物理内存，而是到了须要应用时，才会去建设逻辑地址和物理地址的映射：

这样能够给利用调配足够的逻辑内存大小，同时也不用在启动时一次性调配一大块的物理内存。在雷同大小的内存中，能够运行更多的程序。

当堆区过程 GC 之后，释放出来多余的闲暇内存，会返还给零碎，缩小物理内存的占用。但这个过程波及到比较复杂的零碎调用，若开释的内存较为大量，可能得失相当，则无需返还给零碎，在堆区中持续应用即可。

在 GC 过程中，如果一个对象不再应用，然而其所占用的内存无奈被开释，导致资源节约，这种景象称为内存透露。内存泄露会导致堆区中的对象越来越多，内存的压力越来越大，甚至呈现 OOM。因而，内存泄露是咱们必须要尽量避免的景象。

过程内存调配

堆区的内存调配，属于过程内的内存调配，由过程本人治理。上面讲一个利用，零碎是如何为其分配内存的。

零碎的运行内存，即为咱们常说的 RAM，是利用的运行空间。每个利用必须装入内存中才能够被执行：

• 咱们装置的利用过程都位于硬盘中
• 当一个利用被执行时，须要装入到 RAM 中能力被执行（zRAM 是为了压缩数据节俭空间而设计，后续会讲到）
• CPU 与 RAM 交互，读取指令、数据、写入数据等

  RAM 的大小为设施的硬件内存大小，是十分贵重的资源。古代手机常见的运存是 6G、8G 或者 12G，一些专为游戏研发的手机甚至有 18G，但同时价格也会跟上去。

Android 采纳分页存储的形式把一个过程存储到 RAM 中。分页存储，简略来说就是把内存宰割成很多个小块，每个利用占用不同的小块，这些小块也能够称为页：

后面讲到，过程的堆区并不是一次性调配，当须要分配内存时，零碎会为其调配闲暇的页；当这些页被回收，那么有可能被返还到零碎中。

这里的页、块概念波及到操作系统的分页存储，这里并不打算开展具体解说，有趣味的读者能够自行理解：分页存储 - 维基百科。本文中的“页”与“块”能够不谨严地了解为同个概念，为了帮忙了解这里不进行具体地区分。

调配给过程的页能够分为两种类型：洁净页、脏页：

• 洁净页：过程从硬盘中读取数据或申请内存之后未进行批改。这种类型的页面在内存不足的时候能够被回收，因为页中存储的数据可通过其余的路径还原。
• 脏页：过程对页中的数据进行了批改或数据存储。这类页面不能被间接回收，否则会造成数据失落，必须先进行数据存储。

zRAM，是作为 RAM 中的一个分区，当内存不足时，能够把一些类型的页压缩之后存储在 zRAM 中，当须要应用的时候再从 zRAM 中调出。通过压缩来节俭利用的空间占用，同时不须要与硬盘进行调度，进步了速度。

这里须要了解的一个点是：内存中的操作速度要远远比硬盘操作快。即便与 zRAM 的调入和调出须要压缩和解压，其速度也是比与硬盘交互快得多。

内存不足治理

后面咱们始终强调，挪动设施的内存容量是十分无限的，须要咱们十分审慎地去应用它。侥幸的是，JVM 和 android 零碎早就帮咱们想到了这一点。

面对不同的内存压力，android 会有不同的应答策略。从低到高顺次是 GC、内核替换守护过程开释内存、低内存终止守护过程杀死过程开释内存；他们的代价也是逐渐回升。上面咱们依个来介绍一下。

GC 垃圾回收

GC 属于 JVM 外部的内存管理机制，他治理的内存区域是堆区。当咱们创立的对象越来多，堆区的压力越来越大时，GC 机制就会启动，开始回收堆区中的垃圾对象。

分别一个对象是否是垃圾，虚拟机采纳的是可达性分析法。即从一些确定沉闷有用的对象登程，向下剖析他的援用链；如果一个对象间接或者间接这些对象所援用，那么他就不是垃圾，否则就是垃圾。这些确定沉闷有用的对象称为 GC Roots：

• 如上图，其中绿色的对象被 GC Roots 间接或间接援用，则不会被回收；灰色的对象没有被援用则被标记为垃圾

GC Roots 对象的类型比拟常见的是动态变量以及栈中的援用。动态变量比拟好了解，他在整个过程的执行期间不会被回收，因而他必定是有用的。栈，这里指的是 JVM 运行数据区域中的办法栈，也就是局部变量援用，在办法执行期间必定是沉闷的。因为办法栈属于线程公有，因而这里等于沉闷线程持有的对象不会被回收。

因而，如果一个对象对于咱们的程序不再应用，则必须解除 GC Roots 对其的援用，否则会造成内存泄露。例如，不要把 activity 赋值给一个动态变量，这样会导致界面退出时 activity 无奈被回收。

GC 也并不是间接对整个堆区进行回收，而是将堆区中的对象分成两个局部：新生代、老年代。

刚创立的对象大都会被回收，而在屡次回收中存活的对象则后续也很少被回收。新生代中存储的对象次要是刚被创立不久的对象，而老年代则存储着那些在屡次 GC 中存活的对象。那么咱们能够针对这些不同个性的对象，执行不同的回收算法来进步 GC 性能：

• 对于新创建的对象，咱们须要更加频繁地对他们进行 GC 来开释内存，且每次只须要记录须要留下来的对象即可，而不必要去标记其余大量须要被回收的对象，进步性能。
• 对于熬过很屡次 GC 的对象，则能够以更低的频率对他门进行 GC，且每次只须要关注大量须要被回收的对象即可。

具体的垃圾回收算法就不持续开展了，理解到这里就能够。感兴趣的读者能够点击查看垃圾回收文章，或者浏览相干书籍。

单次的垃圾回收速度是很快的，甚至咱们都无奈感知到。但当内存压力越来越大，垃圾回收的速度跟不上内存调配的速度，此时就会呈现内存调配期待 GC 的状况，也就是产生了卡顿。同时，咱们无法控制 GC 的机会，JVM 有一套残缺的算法来决定什么时候进行 GC。如果在咱们滑动界面的时候触发 GC，那么展现进去的就是呈现了掉帧状况。因而，做好内存优化，对于 app 的性能体现十分重要。

内核替换守护过程

GC 是针对于 Java 程序外部进行的优化。对于挪动设施来说，RAM 十分贵重，如何在无限的 RAM 资源上进行分配内存，也是一个十分重要的话题。

咱们的应用程序都运行在 RAM 中，当过程一直申请内存调配，RAM 的残余内存达到肯定的阈值时，会启动内核替换守护过程来开释内存以满足资源的调配。

内核替换守护过程，是运行在零碎内核的一个过程，他次要的工作时回收洁净页、压缩页等操作来开释内存。后面讲到，android 是基于分页存储的操作系统，每个过程都会被存储到一些页中。分页的类型有两种：洁净页、脏页：

• 当内核替换守护过程启动时，他会把洁净页回收以开释内存。当过程再次拜访洁净页时，则须要去硬盘中再次读取。
• 对于脏页，内核替换守护过程会把他们压缩后放入 zRAM 中。当过程拜访脏页时，则须要从 zRAM 中解压进去。

通过一直回收和压缩分页的形式来开释内存，以满足新的内存申请。应用此形式开释的内存也无奈满足新的内存申请时，android 会启动低内存终止守护过程，来终止一些低优先级的过程。

低内存终止守护过程

当 RAM 的被占用内存达到肯定的阈值，android 会依据过程的优先级，终止局部过程来开释内存。当低内存终止守护过程启动时，阐明零碎的内存压力曾经十分大了，这在一些性能较差的设施中经常出现。

过程的优先级从高到低排序如下，优先级更高的过程会优先被终止：

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从上到下顺次是：

• 后盾利用：应用过的 app 会被缓存在后盾，下一次关上能够更加疾速地进行切换。当内存不足时，此类利用会最快被杀死。
• 上一个利用：例如从微信跳转到浏览器，此时微信就是上一个利用。
• 主屏幕利用：这是启动器利用，也就是咱们的桌面。如果这个过程被 kill 了，那么返回桌面时会临时黑屏。
• 服务：同步服务、上传服务等等
• 可发觉的利用：例如正在播放的音乐软件，他能够被咱们感知到，然而不在前台。
• 前台利用：以后正在应用的利用，如果这个利用被 kill 了，须要向用户报解体异样，此时的体验是极差的。
• 持久性（服务）：这些是设施的外围服务，例如电话和 WLAN。
• 零碎：零碎过程。这些过程被终止后，手机可能行将重新启动，就像手机忽然卡死重启。
• 原生：零碎应用的极低级别的过程，例如咱们的内核替换守护过程。

当内存不足，会依照下面的规定，从上到下来终止过程，取得内存资源。这也就是为什么在 android 中咱们的后盾利用始终被杀死。为了防止咱们的利用被优化，内存优化就显得十分重要了。

最初再来回顾一下：

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• 在 0 - 1 阶段，零碎的内存资源足够，程序申请内存调配，零碎会一直地应用闲暇页来满足利用的内存申请
• 在 1 - 2 阶段，零碎的可利用内存降落到一个阈值，程序持续申请内存调配，内核替换守护过程启动，开始开释缓存来满足内存申请
• 在 2 - 3 阶段，零碎的被利用内存达到一个阈值，零碎将启动低内存终止守护过程来杀死过程开释内存

最初

咱们文章剖析了 android 是如何对内存进行调配以及低内存时如何开释内存来满足内存申请。能够很显著看到，当内存不足时，会重大影响咱们 app 的体验甚至整个用户手机的体验：

• 当内存不足会造成频繁 GC、回收洁净页、回写缓存，导致利用迟缓、卡顿
• 如果设施内存始终不够，那么会始终杀死过程影响用户体验，特地是这些过程是用户十分在意的如游戏、微信
• 内存占用过高会让 app 在后盾被杀死、或者让用户的其余 app 被杀死、甚至整个零碎无奈运行而间接解体重启,
• 不是所有的设施都有着高内存，有着设施只有很少的内存，在一些性能较差的设施上甚至会无奈运行，这样咱们就失去了这些设施的市场

反观当初国内的很多 app，有如扣扣、t 宝、iqy，在我这个三年前的机器上运行会产生重大卡顿，偶然还有 ANR 解体的呈现；而当我去测试了 youto、tele、Twit 等 app，发现根本不会产生卡顿，甚至在 youto 这样有大量图片视频加载的 app 界面切换也尽享丝滑。这两种 app 的体验是有着天壤之别的。

本文没有讲如何进行内存优化，是因为这一块的内容设计到的太广太深，无奈在这篇文章中一并介绍。文章的目标只是为了帮忙读者理解 android 是如何治理内存以及内存不足可能造成的结果，对内存的重要性能有一个理性的认知。

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