Dalvik 堆內存管理與回收

　　Dalvik虛擬機用來分配對象的堆劃分爲兩部分，一部分叫作Active Heap，另外一部分叫作Zygote Heap。下面基於管理機制來介紹爲什麼分配爲這兩部分，以及堆內存的管理。

　　咱們從Android系統啓動提及。

　　Android系統啓動後，會有一個Zygote進程建立第一個Dalvik虛擬機，它只維護了一個堆。之後啓動的全部應用程序進程是被Zygote進程fork出來的，並都持有一個本身的Dalvik虛擬機。在建立應用程序的過程當中，Dalvik虛擬機採用COW策略複製Zygote進程的地址空間。

　　COW策略：一開始的時候（未複製Zygote進程的地址空間的時候），應用程序進程和Zygote進程共享了同一個用來分配對象的堆。當Zygote進程或者應用程序進程對該堆進行寫操做時，內核就會執行真正的拷貝操做，使得Zygote進程和應用程序進程分別擁有本身的一份拷貝，這就是所謂的COW。由於copy是十分耗時的，因此必須儘可能避免copy或者儘可能少的copy。

　　爲了實現這個目的，當建立第一個應用程序進程時，會將已經使用了的那部分堆內存劃分爲一部分，尚未使用的堆內存劃分爲另一部分。前者就稱爲Zygote堆，後者就稱爲Active堆。這樣只需把zygote堆中的內容複製給應用程序進程就能夠了。之後不管是Zygote進程，仍是應用程序進程，當它們須要分配對象的時候，都在Active堆上進行。這樣就可使得Zygote堆儘量少地被執行寫操做，於是就能夠減小執行寫時拷貝的操做。在Zygote堆裏面分配的對象其實主要就是Zygote進程在啓動過程當中預加載的類、資源和對象了。這意味着這些預加載的類、資源和對象能夠在Zygote進程和應用程序進程中作到長期共享。這樣既能減小拷貝操做，還能減小對內存的需求。

　　相似於JVM，Dalvik虛擬機也須要負責對堆內存中的對象進行管理工做，它使用的也是標記清除算法，可是細節上略有區別。

　　Mark-Sweep算法分爲兩個階段：

• Mark階段：經過遞歸對象的引用，從對象的根集開始標記被引用的對象。
• Sweep階段：回收沒有被標記的對象佔用的內存。

　　Dalvik虛擬機經過Heap Bitmap來標記標記對象有沒有被引用。所謂Heap Bitmap就是一個unsigned long數組，若是一個對象被引用，那麼在Bitmap中與它對應的那一位就會被設置爲1。不然的話，就設置爲0。Dalvik使用了兩個Bitmap來描述堆的對象，一個稱爲Live Bitmap，另外一個稱爲Mark Bitmap。Live Bitmap用來標記上一次GC時被引用的對象，也就是沒有被回收的對象，而Mark Bitmap用來標記當前GC有被引用的對象。這樣只須要回收上一次被引用，當前未被引用的對象就能夠了。

　　在垃圾收集的Mark階段，要求除了垃圾收集線程以外，其它的線程都中止（Stop The World），不然若是對象在GC過程當中又引用了其餘對象，就會可能致使不能正確地標記每個對象。然而，這將形成程序卡頓，效率下降。因此必須容許在Mark階段使垃圾回收線程和其餘線程能夠併發執行（Concurrent GC）。

爲了實現此目的，Dalvik將Mark階段劃分爲兩步：

• 　　第一步，只標記根集對象，即在GC過程開始的時刻，那些被全局變量，棧變量，寄存器對象引用的對象。這個階段只容許GC線程運行，防止這些根集對象在這個過程當中再去引用其餘對象。
• 　　第二步，經過這些根集對象引用關係，能夠找到並標記其餘正在使用的對象。這個階段能夠容許其餘線程與GC線程併發執行。爲了實現GC線程與其餘線程併發，須要把其餘線程對對象的修改記錄下來，記錄這些修改的數據結構被稱爲Card Table。

　　Dalvik虛擬機進行部分垃圾收集時，實際上就是隻收集在Active堆上分配的對象。所以對Dalvik虛擬機來講，Card Table就是用來記錄在Zygote堆上分配的對象在部收垃圾收集執行過程當中對在Active堆上分配的對象的引用。

　　與Bitmap不一樣，Card Table中每一個card大小爲一個字節，若是與它對應的對象在第二步未被修改過，其值爲clean，不然爲dirty。對於被修改過的對象，在第二步結束後須要從新使用GC線程排他地對這些對象進行標記。因爲這些對象不是不少因此這個過程很快，這也是分兩步的緣由。