Android | App内存优化 之 JVM & Android内存管理机制及GC机制 (拓展.GCRoot)

简介: Android | App内存优化 之 JVM & Android内存管理机制及GC机制 (拓展.GCRoot)

Java内存分配

图自慕课网

方法区:
  • **又叫静态区,与Java堆一样,是所有线程共享的内存区域。!!!!

方法区包含所有的class文件static变量/方法!!!**

  • 方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素,如class,static变量。
  • **用于存储

已被虚拟机加载的
类信息、常量、静态变量即时编译器编译后代码/Java Class文件等数据。**

  • **人们更愿意把这个区域称为“永久代”(Permanent Generation),

在发布的JDK1.7的HotSpot中,已经把原本放在永久代的字符串常量池移出。
它还有个别名叫做Non-Heap(非堆)。**

  • **除了和Java堆一样,

不需要连续的内存
可以选择固定大小可扩展外
还可选择不实现GC。**

  • **在Java虚拟机规范中,

方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError异常。**




  • **每个线程包含一个栈区

栈中只保存基础数据类型对象引用及其对应的以及基础数据引用
(Java语言提供了八种基本数据类型
六种数字类型(四个整数型long、int、short、byte,两个浮点型float、double),
一种字符类型String,还有一种布尔型)**

  • **每个栈中的数据(基础数据类型对象引用)都是私有的,

其他栈不能访问。**

  • **栈分为3个部分:

基本类型变量区执行环境上下文操作指令区(存放操作指令)。**



虚拟机栈
  • **每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧

用于存储局部变量表操作数栈动态链接方法出口等信息。**

  • **每一个方法调用直至执行完成的过程,

就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈出栈的过程。**

** 局部变量表存放了编译期可知的
各种 基本数据类型对象引用类型returnAddress类型
它所需的 内存空间在编译期间完成 分配。**
  • 线程私有的内存,与线程生命周期相同。!!!!
  • **一般把Java内存区分为堆内存(Heap)栈内存(Stack)

其中『栈』指的是虚拟机栈,『堆』指的是Java堆。**

  • Java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常状况:

    • **如果线程请求栈深度大于虚拟机所允许的深度

将抛出StackOverflowError异常;**

- **如果虚拟机栈`可动态扩展`且`扩展时`无法申请到`足够的内存`,

将抛出OutOfMemoryError异常。**



本地方法栈
  • 存储局部变量表、操作数栈等;
  • **是虚拟机使用到的Native方法服务。

虚拟机规范中,对这个区域无强制规定,由具体的虚拟机自由实现
与虚拟机栈一样,
本地方法栈区域也会抛出StackOverflowErrorOutOfMemoryError异常。**

  • **虚拟机栈是为Java方法服务的;

本地方法栈是为Native方法服务的;**


  • 当然还要注意String的特殊性

    • 一个例子:

- **还有一例:**![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/9125154-527aad30c7c729db.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/9125154-eded7d851bb2a126.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)






  • **存储的全部是对象,

每个对象都包含一个与之对应的class的信息。
(class的目的是得到操作指令)**

  • jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享,堆中不存放基本类型和对象引用,只存放对象本身
  • **被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建;

包含一切new出来的对象;**

  • **每一个对象的实际分配内存都是在上进行分配的;

用于存放几乎所有的对象实例和数组。**

**在Java堆中,
可能划分出多个 线程私有分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB),
但无论哪个区域,存储的都仍然是 对象实例
进一步划分的目的是
为了 更好地回收内存
或者 更快地分配内存。**
  • **在虚拟机栈中,分配的只是引用

虚拟机栈当中的引用,会指向在真正创建的对象;**

  • **是GC主要作用、管理区域,因为所占内存最大,最有可能产生垃圾,也被称做“GC堆”;

经常说的内存泄漏也是发生在此区域;**

  • 是Java虚拟机所管理的内存最大的一块
  • 可处于物理上不连续内存空间中,只要逻辑上连续的即可。
  • **在Java虚拟机规范中,

如果在堆中没有内存完成实例分配,且堆也无法再扩展时,
将会抛出OutOfMemoryError异常。**



程序计数器(Program Counter Register)
  • 当前线程所执行的字节码行号指示器

    • **如果线程正在执行的是一个Java方法

那么计数器记录的是
正在执行虚拟机字节码指令地址;**

- **如果`线程`正在执行的是一个`Native方法`,

那么计数器的值则为。**

**注意:!!!!!!!
计数器的值代表着 下一条需要执行的 字节码指令,!!!
字节码解释器工作时,
就是通过改变这个 计数器的值来选取 下一条需要执行的 字节码指令,!!!!
分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复基础功能
都需要依赖这个 计数器来完成。**
  • **为了线程切换后能恢复正确的执行位置

每条线程都需要有一个独立的程序计数器
各条线程之间计数器互不影响,独立存储
因此它是线程私有的内存。!!!!!!!**

  • **在Java虚拟机规范中,

唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。**




JVM垃圾回收算法

  • 回收算法有以下四种

    • 分代收集算法(1):是当前商业虚拟机都采用的一种算法,根据对象存活周期的不同,将Java堆划分为新生代和老年代,并根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。

      • 新生代:大批对象死去,只有少量存活。使用『复制算法』,只需复制少量存活对象即可。

        • 复制算法(2):把可用内存按容量划分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。

当这一块的内存用尽后,把还存活着的对象『复制』到另外一块上面,
再将这一块内存空间一次清理掉。

   - **```老年代```**:对象存活率高。使用『标记—清理算法』或者『标记—整理算法』,只需标记较少的回收对象即可。

      - **```标记-清除算法(3)```**:首先『标记』出所有需要回收的对象,然后统一『清除』所有被标记的<br>
      - **```标记-整理算法(4)```**:首先『标记』出所有需要回收的对象,然后进行『整理』,使得存活的对象都向一端移动,最后直接清理掉端边界以外的内存。
  • **标记-清除算法效率其实不高,

它需要从头到尾对内存中的每一个对象做标记;
并且会产生大量的不连续的内存碎片;如上的第四行内存,可能两块蓝色之间的那一块内存都是用不了的,
只能用后面的三块来分配,
即前面出现了内存空洞;**

  • **复制算法的相较于 标记-清除算法,效率是高一点的,

每一次只需对二分之一的内存进行标记,
同时避免内存空洞;
但是浪费了一半空间,代价大;**

  • 标记-整理算法

避免标记-清理导致的内存碎片(及内存空洞);
避免复制算法的空间浪费;




Android内存管理机制

内存(按需)弹性分配

**分配值最大值受具体设备影响;
不同配置的手机,其单个APP可以使用的内存是不同的;**
比如多者有单个APP可以使用512M的内存的,少者128M甚至更甚;



OOM场景:

OOM有时候是APP自己的原因,有时候也可能是整个系统的原因;

  • APP使用内存真正不足,超限:

比如某一个手机,其单个APP 最大可以使用的内存 是512M,
假设有一个APP 已经使用了510M了,这时候如果还要再申请一个3M的空间,
这时候内存是真正不足了,超过了最大限制,要抛出OOM内存溢出异常;

  • 系统可用内存不足:

**就是,
即使 APP使用的内存 没有超过 系统规定的最大限制,
但是整个系统的内存已经不够用了,AMS回收了别的进程 也不够分了,
没办法多分配给APP内存了,
这时候也会抛出OOM 内存溢出异常;**
如某一个手机,其单个APP 最大可以使用的内存 是512M,
一个APP只用了200M,再要申请一个几十M的内存时,
系统也抛出OOM内存溢出异常



Dalvik 和 ART的区别(关注点:程序运行时、GC算法)

参考链接:

Android 4.4之前,Android系统一直都是在Dalvik 虚拟机上的,
从Android 4.4开始开始引入ART,到5.0已经成为默认选择。

  • **Dalvik 仅固定一种回收算法,!!!!

手机出厂之前已经设定好了,运行期间无法改变;
另外,
应用程序每次运行时,!!!!
都需要将程序内的代码即使转变为机器码才能运行,这无形中多附加了一道手续,**
这就造成了耗电相对较快、占用内存大、即使是旗舰机用久了也会卡顿严重的现象。

  • ART,Android Runtime 的简称。
  • 优点:

    • **通过在安装应用程序时,自动对程序进行代码预读取编译,

让程序直接编译成机器语言,运行时直接运行 无需再做转化,!!!!
免去了Dalvik模式运行时要时时转换代码,**

  • 实现高效率、省电、占用更低的系统内存、手机运行流畅。
  • 缺点:

    • 占用略高一些的存储空间;
    • 安装程序时要相比普通 Dalvik 模式要长一些时间来实现预编译;
  • **Android5.0之后都是默认使用ART虚拟机,

回收算法,是可以在APP运行期间进行选择的,!!!!
可以在不同的情况下,选择合适的垃圾回收算法

如果,
APP正跑在前台,和用户正在交互,
此时此景,自然响应速度最重要!
对于用户来说,需要APP能够及时响应,
此时应该选择一种简单的算法——标记-清除算法

如果,
APP切到了后台
则可以选择标记-整理算法,作为补充;
(也就是说,ART 相对于 Dalvik 而言,
具备内存整理能力,减少内存空洞)**



Low Memory Killer 机制

机制目的:保证大多数情况下,不会出现内存不足的情境;

  • 针对所有进程;
  • 当手机内存不足,Low Memory Killer 机制就会 针对所有进程 进行回收;
  • **进程分类

Android系统将进程分为以下几类:
(进程优秀级从前往后,从高到低)
前台进程,可见进程,服务进程,后台进程,空进程;
(Foreground进程、Visible进程、Service进程、Background进程、Empty进程)**

**如果用户按Home键返回桌面,那么该app成为Background进程;
如果按Back返回,则成为Empty进程。**
  • **RAM(内存)不足时,

Low Memory Killer 会找优先级低的进程,优先进行回收,
杀死优先级较低的进程,让高优先级进程获取更多内存;
同时还会考虑一个因素——回收收益
即 回收 某一个进程 能 收回 多大的内存;**

  • **ActivityManagerService直接管理所有进程的内存资源分配

所有进程要申请释放内存都需要通过ActivityManagerService对象。**

  • **垃圾回收不定期执行。

当内存不够时就会遍历heap空间,把垃圾对象删除。**

  • 堆内存,则GC的时间更






参考自
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