Android 中的 Dalvik Heap 和 Native Heap

​​​​​​JVM Heap Memory和Native Memory

JVM管理的内存可以总体划分为两部分：Heap Memory和Native Memory。前者我们比较熟悉，是供Java应用程序使用的；后者也称为C-Heap，是供JVM自身进程使用的。Heap Memory及其内部各组成的大小可以通过JVM的一系列命令行参数来控制，在此不赘述。Native Memory没有相应的参数来控制大小，其大小依赖于操作系统进程的最大值（对于32位系统就是3~4G，各种系统的实现并不一样），以及生成的Java字节码大小、创建的线程数量、维持java对象的状态信息大小（用于GC）以及一些第三方的包，比如JDBC驱动使用的native内存。

Native Memory里存些什么？

1.管理java heap的状态数据（用于GC）;
2.JNI调用，也就是Native Stack;
3.JIT（即使编译器）编译时使用Native Memory，并且JIT的输入（Java字节码）和输出（可执行代码）也都是保存在Native Memory；
4.NIO direct buffer。对于IBM JVM和Hotspot，都可以通过-XX:MaxDirectMemorySize来设置nio直接缓冲区的最大值。默认是64M。超过这个时，会按照32M自动增大。
5.对于IBM的JVM某些版本实现，类加载器和类信息都是保存在Native Memory中的。

DirectBuffer的好处

DirectBuffer访问更快，避免了从HeapBuffer还需要从java堆拷贝到本地堆，操作系统直接访问的是DirectBuffer。DirectBuffer对象的数据实际是保存在native heap中，但是引用保存在HeapBuffer中。
另外，DirectBuffer的引用是直接分配在堆得Old区的，因此其回收时机是在FullGC时。因此，需要避免频繁的分配DirectBuffer，这样很容易导致Native Memory溢出。

为什么会内存溢出？

简单理解java process memory = java heap + native memory。因此内存溢出时，首先要区分是堆内存溢出还是本地内存溢出。Native Memory本质上就是因为耗尽了进程地址空间。对于HotSpot JVM来书，不断的分配直接内存，会导致如下错误信息：Allocated 1953546760 bytes of native memory before running out

Android程序为什么容易出现OOM

这个是因为 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（这个阈值可以是48 M、24 M、16 M等，视机型而定），可以通过adb shell getprop 或者 grep dalvik.vm.heapgrowthlimit 查看此值。

也就是说，程序发生 OMM 并不表示 RAM 不足，而是因为程序申请的 java heap 对象超过了 dalvik vm heapgrowthlimit。也就是说，在 RAM 充足的情况下，也可能发生 OOM 。

这样的设计似乎有些不合理，但是 Google 为什么这样做呢？这样设计的目的是为了让 Android 系统能同时让比较多的进程常驻内存，这样程序启动时就不用每次都重新加载到内存，能够给用户更快的响应。迫使每个应用程序使用较小的内存，移动设备非常有限的RAM就能使比较多的app常驻其中。

进程内存空间和 RAM 之间的关系

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。

Android中的进程

native进程：采用C/C++实现，不包含dalvik实例的linux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。

java进程：实例化了 dalvik 虚拟机实例的 linux 进程，进程的入口 main 函数为 java 函数。dalvik 虚拟机实例的宿主进程是fork()调用创建的 linux 进程，所以每一个 android 上的 java 进程实际上就是一个 linux 进程，只是进程中多了一个 dalvik 虚拟机实例。因此，java 进程的内存分配比 native 进程复杂。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。

解释一些字段的意思：

• VSS- Virtual Set Size 虚拟耗用内存（包含共享库占用的内存）
• RSS- Resident Set Size 实际使用物理内存（包含共享库占用的内存）
• PSS- Proportional Set Size 实际使用的物理内存（比例分配共享库占用的内存）
• USS- Unique Set Size 进程独自占用的物理内存（不包含共享库占用的内存）

一般来说内存占用大小有如下规律：VSS >= RSS >= PSS >= USS

Android中进程的堆内存

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 dalvik heap中。

Android如何应对RAM不足

java 程序发生 OMM 并不是表示 RAM 不足，如果 RAM 真的不足，会发生什么呢？这时 Android 的 memory killer 会起作用，当 RAM 所剩不多时，memory killer 会杀死一些优先级比较低的进程来释放物理内存，让高优先级程序得到更多的内存。

应用程序如何绕过dalvikvm heapsize的限制

创建子进程

创建一个新的进程，那么我们就可以把一些对象分配到新进程的heap上了，从而达到一个应用程序使用更多的内存的目的，当然，创建子进程会增加系统开销，而且并不是所有应用程序都适合这样做，视需求而定。

使用jni在native heap上申请空间

native heap的增长并不受dalvik vm heapsize的限制，只要RAM有剩余空间，程序员可以一直在native heap上申请空间，当然如果 RAM快耗尽，memory killer会杀进程释放RAM。大家使用一些软件时，有时候会闪退，就可能是软件在native层申请了比较多的内存导致的。