Android内存相关补充

本文深入探讨了内存管理的关键概念,包括内存泄露、内存溢出、内存抖动等问题,并介绍了垃圾回收机制及其工作原理。此外还讲解了栈内存、堆内存、方法区的不同作用及GC的两种主流回收算法。

内存泄露和内存溢出

内存泄露

程序在申请内存后,被某个对象一直持有,无法释放已申请的内存。一次内存泄露危害可以忽略,但堆积起来的后果很严重,无论多少内存,都会被耗光。
一般发生在方法区、堆内存、虚拟机栈

典型:长生命周期对象持有短生命周期对象的引用,导致短生命周期对象无法销毁。
单例持有Activity的引用
静态变量持有Activity的引用
非静态内部类默认持有外部引用,当非静态内部类生命周期更长时会发生内存泄露(handler、thread、asyncTask等)
资源未释放导致内存泄露

内存溢出

指程序在申请内存时,没有足够的内存空间供其使用
一般发生在堆内存、虚拟机栈

堆内存溢出典型:生产者与消费者,消费速度跟不上生产速度。类结构没有控制好,出现循环引用。
栈内存溢出典型:

内存抖动

指在短时间内有大量的对象被创建或者被回收的现象,主要原因是频繁创建对象。

典型:
在draw方法中创建对象,例如paint、path等
在onTouchEvent中创建对象
频繁创建message对象

危害:
内存抖动频繁,会导致GC频繁,影响性能

解决办法:
避免循环体内或者被频繁调用的方法中创建对象
对于能够复用的对象,尽量用对象池将他们缓存起来

垃圾回收机制

栈内存、堆内存、方法区

方法区

类信息、常量信息、静态变量

栈内存

对象引用、方法内的局部变量(静态方法内的也是)

堆内存

对象实例

新开线程

新开线程会创建新的栈内存,不同栈内存之间完全独立,不能相互调用

final

使用final修饰后,相当于将变量提到方法区中存放,所以可以在不同线程间调用

GC方式

引用计数法和GCRoot引用链

GC回收步骤

标记清除法

首先标记所有可回收的对象,在标记完成后统一回收所有被标记的对象,同时会产生不连续的碎片。

碎片过多导致以后程序运行时需要分配较大对象时,无法找到足够的内存,而不得以再次出发GC。

标记整理法
  1. 标记所有可回收的对象
  2. 将存活的对象都向一端移动,然后清理掉边界以外的内存

需要开辟专门的空间存放存活的对象,可用内存会减少。

内存划分

在这里插入图片描述

  1. 内存划分为堆内存和非堆内存,堆内存分为年轻代、老年代,非堆内存就一个永久代(方法区)
  2. 年轻的又分为Eden(生成区)和Survivor(幸存区)区,Survivor区由FromSpace和ToSpace区,生成区栈大容量,幸存区两个区占小容量,默认比例是8:1:1
  3. 堆内存用途,存放的事对象,垃圾收集器就是收集这些对象,然后根据GC算法回收。
  4. 非堆内存用途:永久代,也称为方法区,存储程序运行时长期存活的对象,比如类的元数据、方法、常量、属性等。
  5. 对象在生成代生成,经过多次GC后依然存活,会放到幸存区,继续经过多次GC后依然存活,会放到老年代。
  6. 栈内存存在于高速缓冲区中
<think> 嗯,用户这次想深入了解Android系统中虚拟内存和物理内存的机制。从对话历史看,之前已经讨论过内存管理基础,现在需要更底层的原理分析。 用户可能是个Android开发者,遇到了内存优化问题,或者正在学习系统底层知识。ta特意要求“详细介绍”,说明需要技术深度而非泛泛而谈。结合提供的三篇引用材料,重点应该放在:虚拟地址与物理地址的映射关系、Android特有的实现机制、以及开发层面的观测手段。 注意到引用[2]提到虚拟内存是“连续的磁盘空间”这个表述需要修正——虚拟内存本质是地址空间抽象,不一定占用磁盘。可能用户引用的资料有误,在回答时应该温和纠正这一点。引用[1]和[3]提供的profiler工具和RAM分区概念倒是很好的补充素材。 展开框架应该包含五个层次:基础概念对比(虚拟/物理内存)、Android实现特点(Zygote共享机制等)、地址转换过程(MMU和页表)、开发实践(内存分析工具)、最后引申到优化场景。这样既讲清理论,又关联实际开发。 特别要注意的是用户贴的引用[3]提到“进程操作的都是虚拟地址”,这点必须重点强调。Linux内核的MMU机制在Android上同样适用,但需要补充ART运行时对内存分配的特殊处理,比如zygote的copy-on-write特性如何利用虚拟内存机制节省资源。 在工具演示部分,准备用引用[1]的profiler截图来说明虚拟内存观测,同时加入adb shell cat /proc/meminfo命令获取物理内存信息的方法,形成完整的数据链。最后的相关问题设置成优化方向很合理,因为用户研究底层大概率是为了解决性能问题。 </think> 以下是Android系统中虚拟内存与物理内存的详细解析,结合系统原理与实践观测: --- ### **一、核心概念** 1. **物理内存(RAM)** - 硬件层面实际的存储芯片,容量有限(如6GB/8GB) - 操作系统保留部分区域(如显存、内核空间),剩余部分供进程使用 - **直接访问限制**:应用程序无法直接操作物理地址[^3] 2. **虚拟内存(Virtual Memory)** - **本质**:进程视角的连续地址空间(非真实物理区域) - **映射机制**:操作系统通过MMU(内存管理单元)将虚拟地址映射到物理地址 - **优势**: ✓ 进程隔离性(各进程有独立4GB地址空间) ✓ 支持大于物理内存的程序运行(通过swap分区) ✓ 实现共享库内存复用(如Android的zygote机制)[^2][^3] --- ### **二、Android实现机制** 1. **地址空间分配** - **32位系统**:每个进程拥有4GB虚拟空间(3GB用户态 + 1GB内核态) - **64位系统**:理论空间达$2^{64}$字节(实际受硬件限制)[^2] 2. **内存映射类型** | 类型 | 说明 | 示例 | |---------------|------------------------------|-------------------| | **Java Heap** | 托管堆内存(GC管理) | `new Object()` | | **Native Heap**| JNI分配的未托管内存 | `malloc()` | | **Code/Stack**| 程序代码段与线程栈 | 函数执行时 | | **mmap区域** | 文件/共享内存映射 | `BitMap`加载资源 | 3. **关键技术** - **Copy-on-Write(写时复制)**:zygote派生子进程时共享只读内存页,修改时触发复制[^3] - **内存压缩(KSM)**:内核合并相同内存页减少冗余占用 - **Low Memory Killer**:根据进程优先级回收内存 --- ### **三、开发实践观测** 1. **Android Profiler工具** ```plaintext Android Studio → Profiler → MEMORY视图 ``` - 显示项说明: - **Java Heap**:托管对象内存(单位:虚拟内存页) - **Native Heap**:JNI/C++分配内存 - **Graphics**:GPU相关缓冲 - **Code**:执行代码占用[^1] 2. **命令行获取数据** ```shell adb shell dumpsys meminfo <package_name> ``` **输出示例**: ``` PSS TOTAL: 256MB # 实际物理内存贡献值 Private Dirty: 142MB # 进程独占的脏页(需写回磁盘) SwapPss: 15MB # 交换分区占用 ``` --- ### **四、关键差异总结** | **维度** | 虚拟内存 | 物理内存 | |------------------|-----------------------------|-----------------------| | **可见性** | 进程独享连续地址空间 | 硬件实际存储单元 | | **地址操作** | 应用程序直接操作虚拟地址[^3] | 仅MMU可访问 | | **分配单位** | 页(通常4KB) | 页帧(Page Frame) | | **溢出处理** | 触发OOM或Swap | 直接导致系统崩溃 | > 📌 **注意**:Android设备显示的"内存使用"通常指虚拟内存,实际物理内存消耗需关注**PSS(Proportional Set Size)** 指标[^1]。 --- ### **五、常见问题解析** 1. **为何App内存超限不崩溃?** - 虚拟内存允许超额分配,真实物理内存不足时触发LMK杀进程 2. **Native Heap泄漏更危险?** - 是!Native内存不受GC管理,泄漏后只能依赖`malloc/free`手动控制 3. **如何减少内存占用?** - 优化Bitmap加载(采样率+复用) - 避免Context长期引用 - 使用`ObjectPool`复用对象 ---
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