1.前言

Android的虛擬機是根據(jù)移動設(shè)備的特點基于Java虛擬機（JVM）改進而來，雖然沒有保留規(guī)范，但作為Java語言的使用者，了解一下JVM的規(guī)范還是有必要的。

2.JVM內(nèi)存模型

JVM在執(zhí)行Java程序時，會把它管理的內(nèi)存劃分為若干個的區(qū)域，每個區(qū)域都有自己的用途和創(chuàng)建銷毀時間。如下圖所示，可以分為兩大部分，線程私有區(qū)和共享區(qū)：

Memory.png

2.1.線程私有區(qū)

• 程序計數(shù)器。當(dāng)同時進行的線程數(shù)超過CPU數(shù)或其內(nèi)核數(shù)時，就要通過時間片輪詢分派CPU的時間資源，不免發(fā)生線程切換。這時，每個線程就需要一個屬于自己的計數(shù)器來記錄下一條要運行的指令。如果將是Java方法，則記錄執(zhí)行的字節(jié)碼地址；是本地方法，則計數(shù)器為空。
• 虛擬機棧，與線程同時創(chuàng)建。每個方法執(zhí)行時都會創(chuàng)建一個棧幀來存儲方法的信息，新調(diào)用的方法入棧，返回的出棧，所以棧的大小決定方法調(diào)用的可達深度。若需要的棧深度大于可用深度時，則StackOverflowError；若棧進行擴展，但內(nèi)存不夠時，OutOfMemoryError。
• 本地方法棧，與虛擬機棧作用相似。但它不是為Java方法服務(wù)的，而是本地方法（C語言）。由于規(guī)范對這塊沒有強制要求，不同虛擬機實現(xiàn)方法不同。

2.2.線程共享區(qū)

此區(qū)域是用來存儲被各線程共享的數(shù)據(jù)的。

• 方法區(qū)，用于存放加載類的元數(shù)據(jù)信息，如常量、靜態(tài)變量和即時編譯器編譯后的代碼。若要分代，算是永久代，以前類大多“static”的，很少被卸載或收集，現(xiàn)回收廢棄常量和無用的類。其中運行時常量池存放編譯生成的各種常量。
• 堆，存放對象實例和數(shù)組，是垃圾回收的主要區(qū)域，分為新生代和老年代。剛創(chuàng)建的對象在新生代的Eden區(qū)中，經(jīng)過GC后進入新生代的S0區(qū)中，再經(jīng)過GC進入新生代的S1區(qū)中，15次GC后仍存在就進入老年代。這是按照一種回收機制進行劃分的，不是固定的。若堆的空間不夠?qū)嵗峙?，則OutOfMemoryError。

2.3.注意事項

棧是運行時單位，代表著邏輯，內(nèi)含基本數(shù)據(jù)類型和堆中對象引用，所在區(qū)域連續(xù)，沒有碎片；堆是存儲單位，代表著數(shù)據(jù)，可被多個棧共享（包括成員中基本數(shù)據(jù)類型、引用和引用對象），所在區(qū)域不連續(xù)，會有碎片。

3.垃圾回收

我們都知道調(diào)用 System.gc() 方法只是通知系統(tǒng)去回收，是否回收不能確定。

3.1.回收的判斷

JVM中，將一個對象真正回收需經(jīng)歷兩次標記過程，每次都是先判斷對象有沒有被持有引用，再判斷對象是否必要執(zhí)行 finalize() 方法。

• 持有判斷。最先使用是引用計數(shù)算法，當(dāng)對象有一個引用，即增加一個計數(shù)；刪除一個引用，即減少一個計數(shù)。計數(shù)為零的對象，判斷為不可用，但是無法處理循環(huán)引用的問題。現(xiàn)主流的都是可達性分析算法，通過將一系列稱為GC Roots的對象作為起始點，開始向下搜索，走過的路徑則是引用鏈。若所有GC Roots都與某對象無引用鏈相連，即不可達時，判斷為不可用。
  注意：GC Roots對象包括：虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用對象；方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象；方法區(qū)中常量池引用的對象；本地方法棧（一般的本地方法，即JNI）中引用的對象。
• 必要判斷。當(dāng)對象沒有重寫 finalize() 方法或者 finalize() 方法已被虛擬機調(diào)用過，都將視為“沒有必要執(zhí)行”。否則此對象將放置在F-Queue的隊列中，由一個虛擬機自動建立的、低優(yōu)先級的Finalizer線程去觸發(fā)該方法，但不承諾等待它運行結(jié)束，以防執(zhí)行緩慢或為死循環(huán)，導(dǎo)致隊列其它對象永久等待，乃至內(nèi)存回收系統(tǒng)崩潰。
• 對F-Queue中對象進行二次標記。只要有對象重新與GC Roots對象關(guān)聯(lián)，就會被移出隊列，否則GC回收。

3.2.垃圾收集算法

當(dāng)確定哪些垃圾可以被回收后，需要做的就是高效地進行垃圾回收。由于JVM沒有給出明確的規(guī)定，各廠商實現(xiàn)方式不同，這里只討論常見垃圾收集算法的核心思想。

• 標記-清除算法，最基礎(chǔ)的算法，分為兩個階段。標記階段：標出所有需要被回收的對象；清除階段：回收被標記對象所占用的空間。但容易產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片，導(dǎo)致無足夠空間分配給大對象，從而提前觸發(fā)垃圾收集動作。
• 復(fù)制算法，為了解決標記-清除算法的缺陷。將可用內(nèi)存按容量分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當(dāng)一塊用完時，復(fù)制可用對象至另一塊并清除自己的內(nèi)存空間，從而避免出現(xiàn)內(nèi)存碎片。但可用內(nèi)存為實際的一半，利用率低；且當(dāng)存活對象很多時，效率也會降低。
• 標記-整理算法，吸取以上兩種算法優(yōu)點。標記階段與標記-清除算法同階段一致，整理階段則將存活對象移向一端，再清理邊界以外空間。
• 分代收集算法，目前主流。根據(jù)對象存活的生命周期，將內(nèi)存劃分為兩大區(qū)域。老年代：每次垃圾收集只有少量對象需回收，一般采用標記-整理算法；新生代：每次垃圾收集都有大量對象需回收，大部分采用復(fù)制算法。但空間上不是等大的兩塊，而是一塊大的Eden區(qū)域，兩塊小的Survivor區(qū)域，每次只使用一大一小兩區(qū)域。垃圾回收時，它們將內(nèi)部存活對象都移至空閑的小區(qū)域并清理自己。

3.3.垃圾收集器

垃圾收集算法是理論，而垃圾收集器是實現(xiàn)。下面根據(jù)海子的文章列出HotSpot（JDK 7）提供的幾種垃圾收集器。

• Serial/Serial Old 收集器是最基本最古老的收集器，它是一個單線程收集器，并且在它進行垃圾收集時，必須暫停所有用戶線程。Serial收集器是針對新生代的收集器，采用的是Copying算法；Serial Old收集器是針對老年代的收集器，采用的是Mark-Compact算法。它的優(yōu)點是實現(xiàn)簡單高效，但是缺點是會給用戶帶來停頓。
• ParNew 收集器是Serial收集器的多線程版本，使用多個線程進行垃圾收集。
• Parallel Scavenge/Parallel Old 收集器是多線程（并行）收集器。Parallel Scavenge收集器是針對新生代的收集器，它在回收期間不需要暫停其他用戶線程，其采用的是Copying算法，該收集器與前兩個收集器有所不同，它主要是為了達到一個可控的吞吐量；Parallel Old收集器是針對老年代的收集器，使用多線程和Mark-Compact算法。
• CMS（Current Mark Sweep）收集器是一種以獲取最短回收停頓時間為目標的收集器，它是一種并發(fā)收集器，采用的是Mark-Sweep算法。
• G1收集器是當(dāng)今收集器技術(shù)發(fā)展最前沿的成果，它是一款面向服務(wù)端應(yīng)用的收集器，它能充分利用多CPU、多核環(huán)境。因此它是一款并行與并發(fā)收集器，并且它能建立可預(yù)測的停頓時間模型。

4.內(nèi)存分配

內(nèi)存分配主要是在堆上分配，由于涉及到分配時某區(qū)域空間不足等問題，需結(jié)合垃圾收集器和JVM相關(guān)參數(shù)，所以規(guī)則不是固定的。

5.總結(jié)

到這里，基本上可以在寫代碼時大致知道對象的內(nèi)存情況，所以一定要注意避免內(nèi)存泄露及其導(dǎo)致的內(nèi)存溢出問題。由于內(nèi)容較深，大家可以參考這個系列文章。