1 Android系統概述數組
Android是Google（谷歌）公司開發的一款專門爲移動設備打造的操做系統。2005年穀歌公司收購Android Inc公司後，於2007年研發了基於Linux的操做系統Android。2008年，TMobile與HTC公司共同研發了第一款Android手機——HTC G1。Android的發展速度很是驚人，僅僅3年便超過了Symbian系統，而且有強大的OEM支持以及衆多的開發者。app
Android基於Linux平臺，主要由操做系統、中間件、用戶界面和應用軟件組成。採用的是軟件堆棧的結構，操做系統的底層僅提供最基本的系統功能。在Android系統中，基本上使用的是標準的Linux2.6內核，可是Google爲了讓Android更適合移動手持設備，對Linux內核進行了各類優化和加強。除了Linux的通用代碼外，主要包含體系結構和處理器、Android特定的驅動程序和標準的設備驅動程序3個方面的內容。Android對Linux內核的加強主要包括Alarm（硬件鬧鐘）、Ashmem（匿名內存共享）、Low Memory Killer（低內存管理）、Logger（日誌管理）等。本文將集中分析Android的內存管理，由於Android系統是在Linux系統的基礎上發展起來的，因此在介紹Linux基本的內存管理的基礎上對Android的內存管理進行研究。函數
2 Linux內存管理優化
在內存管理方面，Linux系統新舊兩個版本（2.6以前和以後）之間有很大的不一樣。因爲Android系統是基於Linux2.6.x內核的，本文主要介紹Linux2.6在內存管理方面的基本內容。atom
2.1 反向映射機制url
Linux2.6引入了基於對象的反向映射機制，這種方法爲物理頁面設置一個用於反向映射的鏈表，可是鏈表上的節點並非引用了該物理頁面的全部頁表項，而是相應的虛擬內存區域（vm_area_struct結構）。虛擬內存區域經過內存描述符（mm_struct結構）找到頁全局目錄，從而找到相應的頁表項。相對於前一種方法來講，用於表示虛擬內存區域的描述符比用於表示頁面的描述符要少得多，因此遍歷後邊這種反向映射鏈表所消耗的時間也會少不少。spa
page結構中與基於對象的反向映射相關的關鍵字段有兩個：_mapcount和mapping。基於對象的反向映射的實現以下：操作系統
struct page{.net
atomic_t_mapcount;線程
union{
……
struct{
……
struct address_space*mapping;
};
};
字段_mapcount代表共享該物理頁面的頁表項的數目，該計數器可用於快速檢查該頁面除全部者以外有多少使用者在使用，初始值是-1，每增長一個使用者，該計數器加1。
字段mapping用於區分匿名頁面和基於文件映射的頁面。若是該字段的最低位置被置位，那麼該字段包含的是指向anon_vma結構（用於匿名頁面）的指針；不然，該字段包含指向address_space結構的指針（用於基於文件映射的頁面）。
2.2 Linux頁面回收
Linux中頁面回收主要經過兩種方式觸發：一種是由「內存嚴重不足」事件觸發；另外一種是由後臺進程kswapd觸發，該進程週期性地運行，一旦檢測到內存不足，就會觸發頁面回收操做。這裏主要介紹shrink_zone（）函數，此函數是Linux操做系統實現頁面回收的最核心的函數之一，它實現了對一個內存區域的頁面進行回收的功能。該函數主要作了兩件事：
① 將某些頁面從active鏈表移到inactive鏈表，這是由函數shrink_active_list（）實現的；
② 從inactive鏈表中選定必定數目的頁面，將其放到一個臨時鏈表中，這由函數shrink_inactive_list（）完成。
該函數最終會調用shrink_page_list（）去回收這些頁面。
2.3 OOMKiller機制
OOM（Out of Memory）是標準Linux內核（kernel）的一種內存管理機制，當系統內存耗盡時，OOM會選擇性的殺掉一些進程以求釋放一些內存。
Linux在2.6.36內核中修正了OOMKiller的行爲，跟以前的OOMKiller相比，主要體如今3個方面：第一，將物理內存頁面的使用做爲基準而不是虛擬地址空間的大小；第二，導出用戶策略的控制權；第三，內核有了一個簡單而合理的默認策略。
Linux下有3種Overcommit的策略：0,啓發式策略；1，永遠容許Overcommit，這種策略適合那些不能承受內存分配失敗的應用；2，永遠禁止Overcommit，這種策略下系統所能分配的內存不會超過swap+RAM*係數。在Linux系統中，只要存在Overcommit，就可能會有OOMKiller跳出來。當OOMKiller跳出來的時候，指望它能夠殺掉沒用的且耗內存多的程序，這就須要一個選擇目標的策略。Linux下這個選擇目標的策略也在隨着內核的改進不斷的演化。在Linux下每一個進程都會有個OOM權重，在/proc/ /oom_adj中，取值是-17~+15，取值越高，越容易被殺掉。用戶能夠經過設置這些值來影響OOMKiller做出決策。這個值是系統綜合進程的內存消耗量、CPU時間、存活時間和oom_adj計算出的，消耗內存越多分值就會越高。除此以外，Linux在計算進程的內存消耗的時候，會將子進程所耗內存的一半同時算到父進程中。
3 Android的低內存管理
Android是一個多任務系統，當啓澳門娛樂城動一個程序時會消耗必定的時間。爲了加快運行速度，當退出一個程序時，Android並不會當即殺掉它，這樣當用戶從新運行該程序時，能夠很快地啓動。但隨着系統中保留的程序愈來愈多，內存確定會出現不足，此時就有了Android的低內存管理（Low Memory Killer）機制。
3.1 Low Memory Killer機制
Low Memory Killer是在標準Linux kernel的OOM基礎上修改而來的一種內存管理機制，基於oom_adj和佔用內存的大小來選擇Bad進程。對應於每一個oom_adj都有一個空閒內存的閾值，Android kernel每隔一段時間會檢查當前空閒內存是否低於某個閾值。若是是，則殺死oom_adj最大的Bad進程。若有兩個以上的Bad進程oom_adj相同，則殺死其中佔用內存最多的進程。
3.2 Low Memory Killer的實現
Low Memory Killer是之內核驅動的形式實現的，該實現位於drivers/misc/lowmemorykiller.c中，經過註冊Cache Shrinker實現。Cache Shrinker是標準Linux kernel回收頁面的一種機制，它由內核線程kswapd監控，當空閒內存頁面不足時，kswapd會調用註冊的Shrinker回調函數，來回收內存頁面。lowmem_shrink是這個驅動的核心實現，當內存不足時就會調用lowmem_shrink方法來殺掉某些內存。lowmem_shrink用兩個數組做爲選擇Bad進程的依據，定義以下：
static int lowmem_adj[6]={0,1,6,12};
static int lowmem_adj_size=4;
static size_t lowmem_minfree[6]={3*512,2*1024,4*1024,16*1024};
lowmem_minfree保存空閒內存的閾值，單位是一個頁面4 KB，lowmem_adj保存每一個閾值對應的優先級。lowmem_shrink首先計算當前空閒內存的大小，若是小於某個閾值，則以該閾值對應的優先級爲基準，遍歷各個進程，計算每一個進程佔用內存的大小，找出優先級大於基準優先級的進程，在這些進程中選擇優先級最大的殺死。若是優先級相同，則選擇佔用內存最多的進程。lowmem_shrink殺死進程的方法是向進程發送一個不能夠忽略或阻塞的SIGKILL信號：force_sig（SIGKILL,selected）。
3.3 內存管理
Android中的內存管理分爲兩個部分：第一部分是當應用程序關閉後，後臺對應的進程並無真正退出，以便下次再啓動時可以快速啓動；第二部分是當系統內存不夠時，Ams會主動根據內存管理機制退出優先級較低的進程。這裏主要介紹第二部分。
Ams（Activity manager service）運行在Java環境中，而Android採用Dalvik虛擬機，應用程序和Ams運行在兩個獨立的虛擬機中，Ams並不會知道應用程序的內存分配狀況。那內存是怎麼管理的呢？在Android中運行一個Low Memory Killer進程，該進程啓動時會首先在Linux內核中把本身註冊爲一個OOM Killer，即當Linux內核的內存管理模塊檢測到系統內存低的時候就會通知已經註冊的OOM進程，而後這些OOM Killer就能夠根據各類規則進行內存釋放。當內存知足低的條件時，Linux內核管理模塊通知OOM Killer，Killer則根據Ams所告知的優先級，強制退出優先級低的應用程序。
4 Android內存優化研究
Android內存管理機制主要是針對進程的優先級和內存佔用狀況來對進程進行管理的，因此對內存管理的優化也主要體如今對進程閾值的設定上。
4.1 Android進程
Android根據進程的重要性，將進程分爲如下幾類：
① FOREGROUD_APP（前臺進程），用戶正在使用的進程和一些系統進程。
② VISIBLE_APP（可見的進程）跟FOREGROUD_APP相似，用戶正在使用或看獲得，它們的區別就是VISIBLE_APP可能不是用戶關注的程序，可是用戶看獲得，或者沒有覆蓋到整個屏幕，只有屏幕的一部分。
③ SECONDARY_SERVER（後臺進程）是被切換到後臺的進程，後臺進程的管理策略有不少種，Android採用一種消極的方式，即儘量地保留後臺程序，這樣能夠很好地提升再次啓動的速度。
④ HIDDEN_APP（隱藏的程序）是用戶看不見可是還在運行的程序，跟②有必定的區別。
⑤ CONTENT_PROVIDER（內容供應節點）沒有程序實體，僅提供內容供別的進程使用，好比日曆供應節點、郵件供應節點等。
⑥ EMPTY_APP（空進程）既不提供服務，也不提供內容。當進程退出時，系統會自動爲其保留一個空進程，目的也是爲了保證程序再次啓動的速度。
以上每一個進程都會有個oom_adj值，①～⑥分別爲0、一、二、七、1四、15。
除了程序的重要性，Android系統還會維護另一張表，進程優先級及閾值對應關係如表1所列。