Dalvik 堆内存管理与回收

　　Dalvik虚拟机用来分配对象的堆划分为两部分，一部分叫作Active Heap，另外一部分叫作Zygote Heap。下面基于管理机制来介绍为什么分配为这两部分，以及堆内存的管理。

　　咱们从Android系统启动提及。

　　Android系统启动后，会有一个Zygote进程建立第一个Dalvik虚拟机，它只维护了一个堆。之后启动的全部应用程序进程是被Zygote进程fork出来的，并都持有一个本身的Dalvik虚拟机。在建立应用程序的过程当中，Dalvik虚拟机采用COW策略复制Zygote进程的地址空间。

　　COW策略：一开始的时候（未复制Zygote进程的地址空间的时候），应用程序进程和Zygote进程共享了同一个用来分配对象的堆。当Zygote进程或者应用程序进程对该堆进行写操做时，内核就会执行真正的拷贝操做，使得Zygote进程和应用程序进程分别拥有本身的一份拷贝，这就是所谓的COW。由于copy是十分耗时的，因此必须尽可能避免copy或者尽可能少的copy。

　　为了实现这个目的，当建立第一个应用程序进程时，会将已经使用了的那部分堆内存划分为一部分，尚未使用的堆内存划分为另一部分。前者就称为Zygote堆，后者就称为Active堆。这样只需把zygote堆中的内容复制给应用程序进程就能够了。之后不管是Zygote进程，仍是应用程序进程，当它们须要分配对象的时候，都在Active堆上进行。这样就可使得Zygote堆尽量少地被执行写操做，于是就能够减小执行写时拷贝的操做。在Zygote堆里面分配的对象其实主要就是Zygote进程在启动过程当中预加载的类、资源和对象了。这意味着这些预加载的类、资源和对象能够在Zygote进程和应用程序进程中作到长期共享。这样既能减小拷贝操做，还能减小对内存的需求。

　　相似于JVM，Dalvik虚拟机也须要负责对堆内存中的对象进行管理工做，它使用的也是标记清除算法，可是细节上略有区别。

　　Mark-Sweep算法分为两个阶段：

• Mark阶段：经过递归对象的引用，从对象的根集开始标记被引用的对象。
• Sweep阶段：回收没有被标记的对象占用的内存。

　　Dalvik虚拟机经过Heap Bitmap来标记标记对象有没有被引用。所谓Heap Bitmap就是一个unsigned long数组，若是一个对象被引用，那么在Bitmap中与它对应的那一位就会被设置为1。不然的话，就设置为0。Dalvik使用了两个Bitmap来描述堆的对象，一个称为Live Bitmap，另外一个称为Mark Bitmap。Live Bitmap用来标记上一次GC时被引用的对象，也就是没有被回收的对象，而Mark Bitmap用来标记当前GC有被引用的对象。这样只须要回收上一次被引用，当前未被引用的对象就能够了。

　　在垃圾收集的Mark阶段，要求除了垃圾收集线程以外，其它的线程都中止（Stop The World），不然若是对象在GC过程当中又引用了其余对象，就会可能致使不能正确地标记每个对象。然而，这将形成程序卡顿，效率下降。因此必须容许在Mark阶段使垃圾回收线程和其余线程能够并发执行（Concurrent GC）。

为了实现此目的，Dalvik将Mark阶段划分为两步：

• 　　第一步，只标记根集对象，即在GC过程开始的时刻，那些被全局变量，栈变量，寄存器对象引用的对象。这个阶段只容许GC线程运行，防止这些根集对象在这个过程当中再去引用其余对象。
• 　　第二步，经过这些根集对象引用关系，能够找到并标记其余正在使用的对象。这个阶段能够容许其余线程与GC线程并发执行。为了实现GC线程与其余线程并发，须要把其余线程对对象的修改记录下来，记录这些修改的数据结构被称为Card Table。

　　Dalvik虚拟机进行部分垃圾收集时，实际上就是只收集在Active堆上分配的对象。所以对Dalvik虚拟机来讲，Card Table就是用来记录在Zygote堆上分配的对象在部收垃圾收集执行过程当中对在Active堆上分配的对象的引用。

　　与Bitmap不一样，Card Table中每一个card大小为一个字节，若是与它对应的对象在第二步未被修改过，其值为clean，不然为dirty。对于被修改过的对象，在第二步结束后须要从新使用GC线程排他地对这些对象进行标记。因为这些对象不是不少因此这个过程很快，这也是分两步的缘由。