Android性能优化之内存分配
开篇闲话
一个成熟的App必然不能让它发生OOM吧！良好的内存占用也能有效提高App性能
技术详情
下面我们从几个方面学习
内存分配
内存回收
一、内存分配
- Jvm(Java虚拟机)内存模型
理解Jvm的内存分配之前先了解下Jvm的内存模型
Jvm(java虚拟机)主要管理两种类型的内存：堆和非堆
堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此分配
非堆是JVM留给自己用的，包括方法区、JVM内部处理或优化所需的内存（如 JIT Compiler，Just-in-time Compiler，即时编译后的代码缓存）、每个类结构（如运行时常量池、字段和方法数据）以及方法和构造的代码
简而言之，java程序内部主要分两部分，堆和非堆。一般new的对象和数组都是在堆中的，而GC主要回收的内存也是这个堆内存
- 堆内存模型
既然重点是堆内存，我们就再看看堆的内存模型
堆内存是由垃圾回收器的自动内存回收管理系统回收
堆内存分为两大部分：新生代和老年代。比例为1 : 2
老年代主要存放应用程序中生命周期长的存活对象
新生代又分为三个部分：一个Eden和两个Survivor区，比例为8 : 1 : 1
Eden去存放新生的对象
Survivor存放每次垃圾回收后存活的对象
看晕了吧，关注这几个问题：
为什么要分新生代和老年代？
新生代为什么分一个Eden区和两个Survivor区?
一个Eden区和两个Survivor区的比例为什么是8:1:1
这里不做解释看原文
理解Android Java垃圾回收机制
二、内存回收
垃圾回收是如何工作的？
其实，GC最主要的一个流程是：先根据一定的算法判定某个对象是否存活，然后把判定是垃圾的对象进行回收。
1.可回收对象判定
2.通过算法回收内存垃圾
1. 可回收对象的判定
目前，市面上存在有两种算法来判断一个对象是否垃圾
1.引用计数算法
1.首先给每一个对象都添加一个引用计数器
2.当程序的某一个地方引用了此对象，这个计数器的值就加1
3.当引用失效的时候（例如超过了作用域），这个计数器就减1
4.当某一个对象的计数器的值是0的时候，则判定这个对象不可能被使用
这个算法对于系统来说简单，高效，垃圾回收器运行较快，缺点是不能处理循环引用，这就导致互相引用的对象无法被回收
循环引用.png
2.GC Root可达性分析算法
这个算法的工作原理是：
1.以称作“GC Root”的对象作为起点向下搜索
2、没走过一个对象，就生成一条引用链
3、从根开始到搜索完，生成一颗引用树，那些GC Root不可达的对象就是可以被回收的
这个算法明显的解决了循环引用的问题，但是这个算法稍微有点复杂，性能上没有引用计数好
比较.png
比较2.png
文字说明：
1.若使用引用计数算法判定，图中的C和D对象互相引用，导致计数器不为0，无法被回收掉
2.若使用可达性分析算法，C和D对象GC Roots不可达，则能够被回收
我们程序中能够被用来当做GC Root对象的有：
1.虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
2.方法区中静态属性引用的对象
3.方法区中常量引用的对象
4.本地方法栈中JNI引用的对象
关于对象可回收的判定，我们还需要注意的是，当系统开始启动GC的时候，为了保证引用链的状态不变，就需要停止该进程中所有的程序（stop The World），我们Android中的现象就是UI卡顿了，所有我们要避免频繁的产生GC
还值得注意的是，不可达对象也并不是立即就被回收了，还需要两次的标记过程后才能被真正回收
1.如果对象与GC Root没有连接的引用链，就会被第一次标记，随后判定该对象是否有必要执行finalize()方法
2.如果有必要执行finalize()方法，则这个对象就会被放到F-Queue的队列中，稍后由虚拟机建立低优先级的Finalzer线程去执行，但并不承诺等待它运行结束（对象类中能够重写finalize()方法进行自救，但系统最多只能执行一次）
3.如果没有必要执行finalize()方法，则第二次标记
2. 通过算法回收内存垃圾
以上内容判断了某一个对象是否是垃圾，是否应该被回收，接着，系统就要开始回收了，系统的垃圾回收算法有一下几种：
1.标记清除算法（Mark-Sweep）
2.复制算法（Copying）
3.标记整理算法（Mark-Compact）
4.分代回收算法
1.标记清除算法（Mark-Sweep）
顾名思义就先标记出垃圾，然后进行清除
标记清除.png
从图中可以看出：
这个算法的优点是易于理解，容易实现，只需要将特定地址的空间进行处理
缺点比较明显，会形成很对碎片化的内存，在分配大内存对象时，无法申请到足够的空间，从而更多次的出发GC
2.复制算法（Copying）
复制算法，是对标记清除算法而导致的内存碎片化的一个解决方案，原理如图
复制算法.png
1.如图所示，复制算法会将内存平均分为两个区域：区域A 区域B
2.清理区域A时，将A中存活的对象复制到区域B中
3.然后将区域A的所有对象都清除掉，这样A区域就是一个完整的内存块了，避免了碎片化内存
但是这个算法的缺点也很明显，将内存平均分为两个区域，意味着真正使用的内存变成了一半
3.标记整理算法（Mark-Compact）
标记整理算法也是对于标记清除的一个算法，工作原理是：
标记整理.png
1.如图所示，第一步也需要进行存活对象的一个标记，这一步与标记清除算法一模一样
2.将存活的对象向一端移动，例如图中是往左上角那一端进行移动
3.然后把另一端的内存进行清理
从图上看这个算法也能避免内存碎片化，但是相较于复制算法，多了一步效率很低的标记过程，而与标记清除算法相比，多了一步内存整理（往一端移动）的过程，效率上明显要低。
毕竟世界是公平的，任何算法都有两面性，我们开发者只能具体情况具体分析，使用最适合的算法。因此标记整理算法从图中可以看出，这个算法适合存活对象多的，回收对象少的情况。
4.分代回收算法
鉴于以上三种算法都存在自己的缺陷，然后大神们就提出了根据不同对象的不同特征，使用不同的算法进行处理，所以严格来讲并不是一个新的算法，而是属于一个算法的整合方法，我们知道：
1.复制算法适用于存活对象少，回收对象多的情况
2.标记整合算法适用于存活对象多，回收对象少的情况
这两种算法刚好互补，因此只要将这两个算法作用于不同特征的对象就完美了。。。
了解堆的内存模型之后我们知道，对内存中的新生代有很多的垃圾需要回收，老年代只有很少的垃圾需要回收，那么刚好能根据这个特点使用不同的算法回收：
1.对于新生代区域采用复制算法，回收大量的数据就意味着只需要复制较少的数据
2.老年代区域的特点是只能回收较少的对象，所以使用标记整合算法非常合适
通过以上方式，使得GC的整个过程达到了最高效的状态
这里需要注意的是，分代回收算法中的复制算法并不是之前说的 1 : 1 平均分配,而是根据Eden:Survivor A:Survivor B= 8:1:1
复制算法适用于大量回收，少量存活的情况。如果还是 1 : 1 分配就不合理了，我们只需要使用一小块内存来存放存活的对象即可，所以最后就形成两小一大的样式
具体的过程是（简化版）：
1.新创建一个对象，默认是分在Eden区域，当Eden区域内存不够的时候，会触发一次Min
or GC(新生代回收)，这次回收将存活的对象放到Survivor A区域，然后新的对象继续放在Eden区域
2.再创建一个新的对象，要是Eden区域又不够了，再次触发Minor GC，这个时候会把Eden区域的存活对象以及
Survivor A区域的存活的对象移动到Survivor B区域，然后清空Eden区域以及Survivor A区域
3.如果继续有新的对象创建，不断触发Minor GC，有些对象就会不断在Survivor A区域以及Survivor B区域
来回移动，但移动次数超过15次后，这些对象就会被移动到老年代区域
4.如果新的对象在Minor GC后还是放不下，就直接放到老年代
5.如果Survivor区域放不下该对象，这直接放到老年代
6.如果老年代也满了，就会触发一次Full GC(major gc)
干货总结
掌握好GC策略和原理，对于我们编码来说能够避免一些不必要的内存泄露
本文参考以下博客：
理解Android Java垃圾回收机制
