Android 虚拟机存储结构和垃圾回收机制介绍

虚拟机的存储结构分为5个部分，分别是程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区，下面就 介绍各部分的内容。

程序计数器：较小的内存空间，指定当前线程执行字节码的行数

Java虚拟机栈：线程私有的，生命周期与线程同步，每个方法执行的时候，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、方法出入口等信息，每个方法的调用都是栈帧入栈到出栈的过程。局部变量表用于存储方法相关的局部变量，包括基本数据、对象引用和返回地址等。栈深度大于虚拟机允许的深度，会抛出StackOverFlowError。如果当Java虚拟机允许动态扩展虚拟机栈的时候，没有内存可分配报OutOfMemoryError。

本地方法栈：和虚拟机栈一样的，只是用来执行native方法

Java堆：Java虚拟机管理内存中最大的一块，Java堆是被所有线程共享的内存区域，主要存储对象的实例

方法区：线程共享的内存区域，存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译的代码数据等。方法区在物理上是不需要连续的，可以选择固定大小或者扩展大小，还可以选择不实现垃圾收集，方法区的垃圾回收比较少，主要的回收是针对常量池和类型的卸载。运行时常量是方法区的一部分，常量池用于存放编译生成的各种字面量和符合引用。

直接内存：不是虚拟机的一部分，可以直接访问堆外的内存。

Student stu = new Student():
Student stu作为引用对象，存在Java虚拟机栈上；new Student()保存在Java堆中，堆中记录Student类型的信息包括方法、接口、对象类型等地址，这些类型的执行数据存储在方法区中。

判断对象是否存在引用：引用计数法和可达性分析算法
引用计数法：对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用计数器就增加1，引用失效就减1，计数器为0就不可用；缺点是无法处理对象直接相互引用的问题。
可达性分析算法：也就是常说的GC Root，每次回收时候，会从一系列的“GC root”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象到“GC roots”没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。也就是当两个对象相互引用的时候，如果没有GC Roots节点可以达到两个对象，表示这两个对象都是不可达的，所以也是要被回收的。

GC触发的时机：
当内存不够的时候会触发GC，或者代码手动触发GC

GC回收采用的是分代收集的算法。主要分为年轻代、年老代、持久代。
年轻代：分成Eden和2个Survivor ，大小比例是8：1：1。当一个对象被创建的时候，内存分配首先分配在年轻代，大部分对象在创建以后都不再使用，对象很快变得不可达，就会被回收掉。，由于垃圾是被年轻代清理掉的，所以被叫做Minor GC或YoungGC。采用复制算法进行回收。
年老代：对象如果在年轻代存活了足够长的时间而没有被清理掉（即在几次YoungGc后存活了下来，默认次数是15），则被保存到年老代，年老代空间一般比年轻代大，能存放更多的对象，在年老代上发生的GC次数比年轻代少。当年老代内存不足时，将执行Major GC，也叫Full GC。采用标记-清理（标记-整理）算法进行回收
持久代：用于存放静态文件，比如Java类信息、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，只有类卸载、常量池回收才会进行回收。

垃圾回收用到的算法：标记-复制算法、标记-清除算法、标记整理算法
标记-复制算法：分成Eden和2个Survivor 8：1：1，多次未被回收的会被放入年老代内存。主要解决效率问题，将空间分成两部分，当这一块的内存用完时，将存活的对象分配到另一块的空间上，然后将已使用过的内存空间一次性清理掉，这样使得每次都是对半个区域进行回收，内存分配也不需要考虑内存碎片，只要移动端指针就可以了，按照顺序分配，运行高效；缺点是造成一部分的内存空间浪费。

标记-清除算法：标记所有要回收的对象，标记完成之后统一回收。主要缺点是算法效率低，会造成不连续的空间，当存储较大的对象的时候，会造成提前进行垃圾回收。

标记-整理算法：针对年老代的特点，提出了标记-整理的算法，基本过程仍然与标记清除算法一样，后序不是直接对可回收的对象进行清除，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理边界以外的内存。

触发GC的条件：
1、当前应用程序空闲，GC运行在优先级最低的线程中，当没有程序运行时，GC才会运行
2、内存不足时，GC会被强制调用。如果一次不够之后会继续一次GC，两次都不够，会直接报OOM
3、代码调用了System.gc(),但是不一定会调用系统GC，只是提醒系统这时候可以GC

减少GC开销的措施：
1、少调用System.gc()
2、减少临时对象的调用，临时对象退出后置为null
3、对象使用完后，设置为null
4、尽量使用int等基本类型，少用Integer等引用类型
5、少使用static变量
6、字符串长度变换的使用StringBuffer，不用String
7、分散创建和删除对象，一次性太多容易OOM