Android系統(tǒng)的內(nèi)存管理研究

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保存空閑內(nèi)存的閾值，單位是一個(gè)頁面4 KB，lowmem_adj保存每個(gè)閾值對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)。lowmem_shrink首先計(jì)算當(dāng)前空閑內(nèi)存的大小，如果小于某個(gè)閾值，則以該閾值對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)為基準(zhǔn)，遍歷各個(gè)進(jìn)程，計(jì)算每個(gè)進(jìn)程占用內(nèi)存的大小，找出優(yōu)先級(jí)大于基準(zhǔn)優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程，在這些進(jìn)程中選擇優(yōu)先級(jí)最大的殺死。如果優(yōu)先級(jí)相同，則選擇占用內(nèi)存最多的進(jìn)程。lowmem_shrink殺死進(jìn)程的方法是向進(jìn)程發(fā)送一個(gè)不可以忽略或阻塞的SIGKILL信號(hào)：force_sig(SIGKILL,selected)。

3.3　內(nèi)存管理

Android中的內(nèi)存管理分為兩個(gè)部分：第一部分是當(dāng)應(yīng)用程序關(guān)閉后，后臺(tái)對(duì)應(yīng)的進(jìn)程并沒有真正退出，以便下次再啟動(dòng)時(shí)能夠快速啟動(dòng);第二部分是當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存不夠時(shí)，Ams會(huì)主動(dòng)根據(jù)內(nèi)存管理機(jī)制退出優(yōu)先級(jí)較低的進(jìn)程。這里主要介紹第二部分。

Ams(Activity manager service)運(yùn)行在Java環(huán)境中，而Android采用Dalvik虛擬機(jī)，應(yīng)用程序和Ams運(yùn)行在兩個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī)中，Ams并不會(huì)知道應(yīng)用程序的內(nèi)存分配情況。那內(nèi)存是怎么管理的呢?在Android中運(yùn)行一個(gè)Low Memory Killer進(jìn)程，該進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)會(huì)首先在Linux內(nèi)核中把自己注冊(cè)為一個(gè)OOM Killer，即當(dāng)Linux內(nèi)核的內(nèi)存管理模塊檢測(cè)到系統(tǒng)內(nèi)存低的時(shí)候就會(huì)通知已經(jīng)注冊(cè)的OOM進(jìn)程，然后這些OOM Killer就可以根據(jù)各種規(guī)則進(jìn)行內(nèi)存釋放。當(dāng)內(nèi)存滿足低的條件時(shí)，Linux內(nèi)核管理模塊通知OOM Killer，Killer則根據(jù)Ams所告知的優(yōu)先級(jí)，強(qiáng)制退出優(yōu)先級(jí)低的應(yīng)用程序。

4　Android內(nèi)存優(yōu)化研究

Android內(nèi)存管理機(jī)制主要是針對(duì)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)和內(nèi)存占用情況來對(duì)進(jìn)程進(jìn)行管理的，所以對(duì)內(nèi)存管理的優(yōu)化也主要體現(xiàn)在對(duì)進(jìn)程閾值的設(shè)定上。

4.1　Android進(jìn)程

Android根據(jù)進(jìn)程的重要性，將進(jìn)程分為以下幾類：

① FOREGROUD_APP(前臺(tái)進(jìn)程)，用戶正在使用的進(jìn)程和一些系統(tǒng)進(jìn)程。

② VISIBLE_APP(可見的進(jìn)程)跟FOREGROUD_APP類似，用戶正在使用或看得到，它們的區(qū)別就是VISIBLE_APP可能不是用戶關(guān)注的程序，但是用戶看得到，或者沒有覆蓋到整個(gè)屏幕，只有屏幕的一部分。

③ SECONDARY_SERVER(后臺(tái)進(jìn)程)是被切換到后臺(tái)的進(jìn)程，后臺(tái)進(jìn)程的管理策略有很多種，Android采用一種消極的方式，即盡可能地保留后臺(tái)程序，這樣可以很好地提高再次啟動(dòng)的速度。

④ HIDDEN_APP(隱藏的程序)是用戶看不見但是還在運(yùn)行的程序，跟②有一定的區(qū)別。

⑤ CONTENT_PROVIDER(內(nèi)容供應(yīng)節(jié)點(diǎn))沒有程序?qū)嶓w，僅提供內(nèi)容供別的進(jìn)程使用，比如日歷供應(yīng)節(jié)點(diǎn)、郵件供應(yīng)節(jié)點(diǎn)等。

⑥ EMPTY_APP(空進(jìn)程)既不提供服務(wù)，也不提供內(nèi)容。當(dāng)進(jìn)程退出時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為其保留一個(gè)空進(jìn)程，目的也是為了保證程序再次啟動(dòng)的速度。

以上每個(gè)進(jìn)程都會(huì)有個(gè)oom_adj值，①～⑥分別為0、1、2、7、14、15。

除了程序的重要性，Android系統(tǒng)還會(huì)維護(hù)另外一張表，進(jìn)程優(yōu)先級(jí)及閾值對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所列。

表1　進(jìn)程優(yōu)先級(jí)及閾值對(duì)應(yīng)關(guān)系

這個(gè)表定義了一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，每個(gè)警戒值對(duì)應(yīng)了一個(gè)重要性值，當(dāng)系統(tǒng)的可用內(nèi)存低于某個(gè)警戒值時(shí)，就殺掉所有大于該警戒值對(duì)應(yīng)的重要性的程序。

4.2　內(nèi)存管理優(yōu)化

Android的Low Memory Killer機(jī)制基本上可以滿足普通用戶的需求，但是針對(duì)于某些特定用戶就需要對(duì)特定程序進(jìn)行某些設(shè)置，從而手動(dòng)地參與內(nèi)存管理。對(duì)進(jìn)程的優(yōu)化主要設(shè)置6類進(jìn)程的閾值，系統(tǒng)閾值存在的問題包括：第一，各類進(jìn)程管理策略的閾值相當(dāng)接近，在實(shí)際程序運(yùn)行中，很容易導(dǎo)致多種類型的進(jìn)程同時(shí)被關(guān)閉;第二，閾值上限較低，一般手機(jī)啟動(dòng)后，可用內(nèi)存在50~100 MB左右，但隨著手機(jī)的使用，內(nèi)存會(huì)逐漸減小，最后降低到24 MB左右，但24 MB相對(duì)較低，會(huì)降低系統(tǒng)的反應(yīng)速度。

優(yōu)化原則：拉開各進(jìn)程的閾值層次，使得進(jìn)程管理機(jī)制能更有效地工作;提高閾值上限，空出更多的空余內(nèi)存，以提升系統(tǒng)整體的運(yùn)行速度;前臺(tái)進(jìn)程、可見進(jìn)程和次要服務(wù)是與用戶體驗(yàn)息息相關(guān)的內(nèi)容，這部分的進(jìn)程管理策略要相對(duì)保守，給這些進(jìn)程留下足夠的運(yùn)行空間;壓榨無用進(jìn)程，騰出內(nèi)存空間給主要程序使用。

4.3　內(nèi)存測(cè)試

本文以O(shè)K6410開發(fā)板為例，對(duì)內(nèi)存優(yōu)化進(jìn)行測(cè)試，OK6410采用的是Android2.3.4系統(tǒng)，256 MB內(nèi)存。系統(tǒng)默認(rèn)內(nèi)存配置如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)默認(rèn)內(nèi)存配置(MB)

這里采用測(cè)試程序?qū)ο到y(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試評(píng)分，在系統(tǒng)默認(rèn)配置情況下優(yōu)化前的內(nèi)存測(cè)評(píng)如圖2所示。

圖2　優(yōu)化前的內(nèi)存測(cè)評(píng)

圖3　優(yōu)化內(nèi)存分配(MB)

針對(duì)某些特定需求，以游戲玩家為例，此時(shí)只需要游戲運(yùn)行有足夠的內(nèi)存空間，而對(duì)多任務(wù)的需求不高。因此，可以盡量壓榨后臺(tái)進(jìn)程、內(nèi)容供應(yīng)節(jié)點(diǎn)和空進(jìn)程，將內(nèi)存盡可能地留給前臺(tái)進(jìn)程和系統(tǒng)程序，進(jìn)而提升游戲運(yùn)行速度。在此設(shè)置的值如圖3所示。

此設(shè)置大幅度提升了后臺(tái)進(jìn)程、內(nèi)容供應(yīng)節(jié)點(diǎn)和空進(jìn)程的閾值，這樣當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存小于100 MB時(shí)就可以最先殺死空進(jìn)程，然后根據(jù)內(nèi)存情況，進(jìn)而殺死后臺(tái)進(jìn)程和內(nèi)容供應(yīng)節(jié)點(diǎn)。如此，就為前臺(tái)進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程留下了足夠的內(nèi)存空間，很好地滿足特定用戶的需求。在此情況下的系統(tǒng)測(cè)評(píng)如圖4所示。