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，單位是一個頁面4 KB，lowmem_adj保存每個閾值對應的優(yōu)先級。lowmem_shrink首先計算當前空閑內(nèi)存的大小，如果小于某個閾值，則以該閾值對應的優(yōu)先級為基準，遍歷各個進程，計算每個進程占用內(nèi)存的大小，找出優(yōu)先級大于基準優(yōu)先級的進程，在這些進程中選擇優(yōu)先級最大的殺死。如果優(yōu)先級相同，則選擇占用內(nèi)存最多的進程。lowmem_shrink殺死進程的方法是向進程發(fā)送一個不可以忽略或阻塞的SIGKILL信號：force_sig(SIGKILL,selected)。

3.3　內(nèi)存管理

Android中的內(nèi)存管理分為兩個部分：第一部分是當應用程序關(guān)閉后，后臺對應的進程并沒有真正退出，以便下次再啟動時能夠快速啟動;第二部分是當系統(tǒng)內(nèi)存不夠時，Ams會主動根據(jù)內(nèi)存管理機制退出優(yōu)先級較低的進程。這里主要介紹第二部分。

Ams(Activity manager service)運行在Java環(huán)境中，而Android采用Dalvik虛擬機，應用程序和Ams運行在兩個獨立的虛擬機中，Ams并不會知道應用程序的內(nèi)存分配情況。那內(nèi)存是怎么管理的呢?在Android中運行一個Low Memory Killer進程，該進程啟動時會首先在Linux內(nèi)核中把自己注冊為一個OOM Killer，即當Linux內(nèi)核的內(nèi)存管理模塊檢測到系統(tǒng)內(nèi)存低的時候就會通知已經(jīng)注冊的OOM進程，然后這些OOM Killer就可以根據(jù)各種規(guī)則進行內(nèi)存釋放。當內(nèi)存滿足低的條件時，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，強制退出優(yōu)先級低的應用程序。

4　Android內(nèi)存優(yōu)化研究

Android內(nèi)存管理機制主要是針對進程的優(yōu)先級和內(nèi)存占用情況來對進程進行管理的，所以對內(nèi)存管理的優(yōu)化也主要體現(xiàn)在對進程閾值的設(shè)定上。

4.1　Android進程

Android根據(jù)進程的重要性，將進程分為以下幾類：

① FOREGROUD_APP(前臺進程)，用戶正在使用的進程和一些系統(tǒng)進程。

② VISIBLE_APP(可見的進程)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屏幕，只有屏幕的一部分。

③ SECONDARY_SERVER(后臺進程)是被切換到后臺的進程，后臺進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程序，這樣可以很好地提高再次啟動的速度。

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

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

⑥ EMPTY_APP(空進程)既不提供服務，也不提供內(nèi)容。當進程退出時，系統(tǒng)會自動為其保留一個空進程，目的也是為了保證程序再次啟動的速度。

以上每個進程都會有個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)還會維護另外一張表，進程優(yōu)先級及閾值對應關(guān)系如表1所列。

表1　進程優(yōu)先級及閾值對應關(guān)系

這個表定義了一個對應關(guān)系，每個警戒值對應了一個重要性值，當系統(tǒng)的可用內(nèi)存低于某個警戒值時，就殺掉所有大于該警戒值對應的重要性的程序。

4.2　內(nèi)存管理優(yōu)化

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

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

4.3　內(nèi)存測試

本文以O(shè)K6410開發(fā)板為例，對內(nèi)存優(yōu)化進行測試，OK6410采用的是Android2.3.4系統(tǒng)，256 MB內(nèi)存。系統(tǒng)默認內(nèi)存配置如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)默認內(nèi)存配置(MB)

這里采用測試程序?qū)ο到y(tǒng)性能進行測試評分，在系統(tǒng)默認配置情況下優(yōu)化前的內(nèi)存測評如圖2所示。

圖2　優(yōu)化前的內(nèi)存測評

圖3　優(yōu)化內(nèi)存分配(MB)

針對某些特定需求，以游戲玩家為例，此時只需要游戲運行有足夠的內(nèi)存空間，而對多任務的需求不高。因此，可以盡量壓榨后臺進程、內(nèi)容供應節(jié)點和空進程，將內(nèi)存盡可能地留給前臺進程和系統(tǒng)程序，進而提升游戲運行速度。在此設(shè)置的值如圖3所示。

此設(shè)置大幅度提升了后臺進程、內(nèi)容供應節(jié)點和空進程的閾值，這樣當系統(tǒng)內(nèi)存小于100 MB時就可以最先殺死空進程，然后根據(jù)內(nèi)存情況，進而殺死后臺進程和內(nèi)容供應節(jié)點。如此，就為前臺進程和系統(tǒng)進程留下了足夠的內(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)測評如圖4所示。