Android内存管理机制

Android内存管理主要有：LowMemory Killer机制，Ashmem，PMEM/ION及Native内存和Dalvik内存管理管理和JVM垃圾回收机制。

LowMemory Killer机制

源码位置drivers/staging/Android/lowmemorykiller.c

Android是一个多任务系统，也就是说可以同时运行多个程序，这个大家应该很熟悉。一般来说，启动运行一个程序是有一定的时间开销的，因此为了加快运行速度，当你退出一个程序时，Android并不会立即杀掉它，这样下次再运行该程序时，可以很快的启动。随着系统中保留的程序越来越多，内存肯定会出现不足，low memory killer就是在系统内存低于某值时，清除相关的程序，保障系统保持拥有一定数量的空闲内存。

Low memorykiller根据两个原则，进程的重要性和释放这个进程可获取的空闲内存数量，来决定释放的进程。

进程的重要性，由task_struct->signal_struct->oom_adj决定，

Android将程序的重要性分成以下几类，按照重要性依次降低的顺序，每个程序都会有一个oom_adj值，这个值越小，程序越重要，被杀的可能性越低：

除了上述程序重要性分类之外，Android系统还维护着另外一张表minfree用于维护内存警戒值，这两张表构成一个对应关系，两张表在” /sys/module/lowmemorykiller/parameters/”下保存。

adj文件内容如下形如”0,1,2,4,9,15”，minfree文件内容形如”8192,10240,12288,14336,1638,20480”，这样形成的表结构如下：

例如，当系统可用内存小于12384*4K大小时，会开始杀掉oom_adj>=9级别的进程。

进程的内存，通过get_mm_rss获取，在相同的oom_adj下，内存大的，优先被杀。

Ashmem(匿名内存共享)

源码位置：kernel/mm/ashmem.c

为进程间提供提供大块共享内存，同时为内核提供回收和管理这个内存的机制。

相比于malloc和anonymous/namedmmap等传统的内存分配机制，其优势是通过内核驱动提供了辅助内核的内存回收算法机制 (pin/unpin)。什么是pin和unpin呢?具体来讲，就是当你使用Ashmem分配了一块内存，但是其中某些部分却不会被使用时，那么就可以将这块内存unpin掉。

unpin后，内核可以将它对应的物理页面回收，以作他用。你也不用担心进程无法对unpin掉的内存进行再次访问，因为回收后的内存还可以再次被获得(通过缺页handler)，因为unpin操作并不会改变已经 mmap的地址空间。

AndroidPMEM/ION内存管理器

源码位置：drivers/misc/pmem.c

AndroidPmem是为了实现共享大尺寸连续物理内存而开发的一种机制，该机制对dsp，gpu等部件非常有用。Pmem相当于把系统内存划分出一部分单独管理，即不被linux mm管理，实际上linux mm根本看不到这段内存。

Pmem和Ashmem都通过mmap来实现共享内存，其区别在于Pmem的共享区域是一段连续的物理内存，而Ashmem的共享区域在虚拟空间是连续的，物理内存却不一定连续。dsp和某些设备只能工作在连续的物理内存上，这样cpu与dsp之间的通信就需要通过Pmem来实现。

ION是google在Android4.0ICS为了解决内存碎片管理而引入的通用内存管理器，它会更加融合kernel。目前QCOM MSM, NVDIA Tegra, TI OMAP, MRVL PXA都用ION替换PMEM。

ION 定义了四种不同的heap，实现不同的内存分配策略。

AndroidNative内存和Dalvik内存管理

Native进程是采用C/C++实现，不包含dalvik实例的进程，/system/bin/目录下面的程序文件运行后都是以native进程形式存在的，如/system/bin/surfaceflinger、/system/bin/rild、procrank等就是native进程，地址空间结构如下：

java进程是Android中运行于dalvik虚拟机之上的进程。dalvik虚拟机的宿主进程由fork()系统调用创建，所以每一个java进程都是存在于一个native进程中，因此，java进程的内存分配比native进程复杂，因为进程中存在一个虚拟机实例。Android系统中的应用程序基本都是java进程，如桌面、电话、联系人、状态栏等等，进程结构如下：

Stack空间（进栈和出栈）由操作系统控制，其中主要存储函数地址、函数参数、局部变量等等，所以Stack空间不需要很大，一般为几MB大小。

Heap空间的使用由程序员控制，程序员可以使用malloc、new、free、delete等函数调用来操作这片地址空间。Heap为程序完成各种复杂任务提供内存空间，所以空间比较大，一般为几百MB到几GB。正是因为Heap空间由程序员管理，所以容易出现使用不当导致严重问题。

进程空间中的heap空间是我们需要重点关注的。heap空间完全由程序员控制，我们使用的malloc、C++ new和java new所申请的空间都是heap空间， C/C++申请的内存空间在native heap中，而java申请的内存空间则在dalvikheap中。

进程的内存空间只是虚拟内存（或者叫作逻辑内存），而程序的运行需要的是实实在在的内存，即物理内存（RAM）。在必要时，操作系统会将程序运行中申请的内存（虚拟内存）映射到RAM，让进程能够使用物理内存。

RAM作为进程运行不可或缺的资源，对系统性能和稳定性有着决定性影响。另外，RAM的一部分被操作系统留作他用，比如显存等等，内存映射和显存等都是由操作系统控制，我们也不必过多地关注它，进程所操作的空间都是虚拟地址空间，无法直接操作RAM。示意图如下：

Android系统对dalvik的vm heapsize作了硬性限制，当java进程申请的java空间超过阈值时，就会抛出OOM异常，在/system/build.prop中有三项可以配置相关信息。

dalvik.vm.heapstartsize：堆分配的初始大小，调整这个值会影响到应用的流畅性和整体ram消耗。这个值越小，系统ram消耗越慢，但是由于初始值较小，一些较大的应用需要扩张这个堆，从而引发gc和堆调整的策略，会应用反应更慢。相反，这个值越大系统ram消耗越快，但是程序更流畅。

dalvik.vm.heapgrowthlimit：受控情况下的极限堆（仅仅针对dalvik堆，不包括native堆）大小，dvm heap是可增长的，但是正常情况下dvm heap的大小是不会超过dalvik.vm.heapgrowthlimit的值（非正常情况下面会详细说明）。这个值控制那些受控应用的极限堆大小，如果受控的应用dvm heap size超过该值，则将引发oom（out of memory）。

dalvik.vm.heapsize：不受控情况下的极限堆大小，这个就是堆的最大值。不管它是不是受控的。这个值会影响非受控应用的dalvikheap size。一旦dalvik heap size超过这个值，直接引发oom。

JVM垃圾回收机制

JVM的垃圾原理是这样的，它把对象分为年轻代（Young）、年老代（Tenured）、持久代（Perm），对不同生命周期的对象使用不同的垃圾回收算法。

年轻代(Young)：年轻代分为三个区，一个eden区，两个Survivor区。程序中生成的大部分新的对象都在Eden区中，当Eden区满时，还存活的对象将被复制到其中一个Survivor区，当此Survivor区的对象占用空间满了时，此区存活的对象又被复制到另外一个 Survivor区，当这个Survivor区也满了的时候，从第一个Survivor区复制过来的并且此时还存活的对象，将被复制到年老代。

年老代（Tenured）：年老代存放的是上面年轻代复制过来的对象，也就是在年轻代中还存活的对象，并且区满了复制过来的。一般来说，年老代中的对象生命周期都比较长。

持久代（Perm）：用于存放静态的类和方法，持久代对垃圾回收没有显著的影响。

Android内存分析工具

内存监控工具DDMS

Ddms可以在eclipse中安装对应的插件，同时在androidsdk的tools文件夹也有同样的工具，并且功能比eclipse插件更完备。

切换到eclipse的ddms视图后，从设备中选择要监控的进程（手机需要开启usb调试，被监控应用的manifest中android:debuggable应该为true）

如下图操作，我们主要关注dataobject类型的total size数据在使用过程中是否出现异常的数据波动。

Eclipse MAT插件

Mat是eclipse的一个插件，安装完成之后，在ddms试图下，同时在左侧设备试图上方选择“Update Heap”和“Dump HPROF file”按钮，在弹出的窗口中选择“Leak Suspects Report”并finish，即可出现下面的结果试图：

进入leaksuspects之后，就能列出所有可能有泄漏的地方以及代码片段

Adb shell的dumpsys meminfo命令

Adbshell的cat命令

应用内存分配跟踪工具Allocation tracker

同样该功能用到ddms ，只是里面提供的一个子功能而已，能够知道所有对象的分配是在代码的哪个类，哪个文件的哪一行。

AndroidOOM的常见原因

非静态内部类的静态实例容易造成内存泄漏
activity使用静态成员
使用handler时的内存问题
注册某个对象后未反注册
集合中对象没清理造成的内存泄露
资源对象没关闭造成的内存泄露
一些不良代码成内存压力：Bitmap使用不当；构造Adapter时，没有使用缓存的 convertView；在经常调用的方法中创建对象（例如循环）

参考资料：

Androidmemory fundamentals
Forensic Memory Analysis of Android'sDalvik Virtual Machine
Memory management for_android_apps
android内存管理机制分析
Android 操作系统的内存回收机制
Android系统匿名共享内存（AnonymousShared Memory）C++调用接口分析
Android系统匿名共享内存Ashmem（AnonymousShared Memory）简要介绍和学习计划 - 老罗的Android之旅 - 博客频道 - CSDN.NET
程序源代码分析 - 老罗的Android之旅 - 博客频道 - CSDN.NET
Android系统匿名共享内存Ashmem（AnonymousShared Memory）在进程间共享的原理分析 - 老罗的Android之旅 - 博客频道 - CSDN.NET
Windows内存与进程管理器底层分析
什么是内存直接映像技术？它有何特点？
Mysteries of Windows Memory ManagementRevealed
全面介绍Windows内存管理机制及C++内存分配实例
技术内幕：Android对Linux内核的增强
android内存管理了解_百度文库
Android low memory killer 详解-tuyer-ChinaUnix博客
Linux 设备文件简介
Explore Android Internals
Inside Android's Dalvik VM - NEJUG Nov 2011
android之ION内存管理器（1）-- 简介
Android进程的内存管理分析
Gc in android
Android内存泄漏分析及调试
Android OOM介绍及分析方法

Android内存管理、监测剖析