浅谈 maxMemory , totalMemory , freeMemory 和 OOM 与 native Heap

作者：林冠宏 / 指尖下的幽灵

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回答内存管理类面试问题可以说出下面这些内容，加分。

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前言： 站在巨人的肩膀上，总结此文。

目录：

• Java runtime 三个计算内存函数
• OOM 的说法，为什么大型游戏能申请那么多内存？
• 如何绕过dalvikvm heap size的限制 ？
• Bitmap分配在native heap还是dalvik heap上？

1，Java runtime 三个计算内存函数：

maxMemory
获取当前 APP 最大能够申请的内存，在 Java Heap 部分。

totalMemory
获取当前 APP 已经从系统拿到的内存，包含使用上了的和没有用上的，因为一般申请会申请多一部分，它总是慢慢按需要从系统拿取。

freeMemory
获取当前 APP 拿到的内存中，还没用上的，即是可以被 gc 回收的。

计算此刻 APP 在 Java Heap 层次已经使用了的内存 usedMemory ：

usedMemory = totalMemory - freeMemory

2，OOM 的说法，为什么大型游戏能申请那么多内存？

在不同的 Android 系统版本中，OOM 的判断是不一样的。

• 通俗来说，OOM 是当前进程共申请的内存综和超过一个限制，而被抛出。

• 专业来说，Android为每个进程设置Dalvik Heap Size阈值，这个阈值在不同的设备上会因为RAM大小不同而各有差异。如果APP想要分配的内存超过这个阈值，就会发生OOM。

• Android 3.x以前，Bitmap分配在Native heap中，而在3.x之后，Bitmap分配在Dalvik或ART的Java heap中。

• Android 2.x系统，当dalvik allocated + native allocated + 新分配的大小 >= dalvik heap 最大值时候就会发生OOM，也就是说在2.x系统中，考虑native heap对每个进程的内存限制。

• Android 3.x系统，废除了native的计数器，类似bitmap的分配改到dalvik的java heap中申请，只要allocated + 新分配的内存 >= dalvik heap 最大值的时候就会发生OOM（art运行环境的统计规则还是和dalvik保持一致），也就是说在3.x系统中，不考虑native heap对每个进程的内存限制，native heap只会收到本机总内存（包括RAM以及SWAP区或分页文件）的限制。

这也是为什么有些APP（比如大型游戏）可以超过 Dalvik Heap Size 这个值？那是因为Java内存又分为Java Heap和Native Heap，3.X 后 Native Heap是不受该值约束的。像C/C++的内存都是在Native Heap中分配的。另外Bitmap是在Java Heap中分配的，我们开发过程中经常遇到由Bitmap引起的OOM，这就是一个例子。

3，如何绕过dalvikvm heap size的限制 ？

• 创建子进程，上面说了，内存分配按进程来。再使用进程通讯

创建一个新的进程，那么我们就可以把一些对象分配到新进程的heap上了，从而达到一个应用程序使用更多的内存的目的，当然，创建子进程会增加系统开销，而且并不是所有应用程序都适合这样做，视需求而定。

创建子进程的方法：使用android:process标签

• 按不同的系统版本，使用 jni 在native heap上申请空间（推荐使用）

3.X 后的系统 native heap的增长并不受dalvik vm heapsize的限制，只要RAM有剩余空间，程序员可以一直在native heap上申请空间，当然如果 RAM快耗尽，memory killer会杀进程释放RAM。大家使用一些软件时，有时候会闪退，就可能是软件在native层申请了比较多的内存导致的。比如，我就碰到过UC web在浏览内容比较多的网页时闪退，原因就是其native heap增长到比较大的值，占用了大量的RAM，被memory killer杀掉了。

• 使用显存（操作系统预留RAM的一部分作为显存）

使用OpenGL textures等API，texture memory不受dalvik vm heapsize限制，这个我没有实践过。再比如Android中的GraphicBufferAllocator申请的内存就是显存。

4，Bitmap分配在native heap还是dalvik heap上？

上面说了，不同的系统版本不同，那么在 3.X 及其之后，为什么在 java heap 而不是在 native heap 。请看下面源码。

主要的文件

framework/base/graphic/java/Android/graphics/BitmapFactory.java  
framework/base/core/jni/Android/graphics/BitmapFactory.cpp  
framework/base/core/jni/Android/graphics/Graphics.cpp  

BitmapFactory.java 里面有几个decode***方法用来创建bitmap，最终都会调用：

private staticnative Bitmap nativeDecodeStream(InputStream is, byte[] storage,Rect padding,Options opts);

而nativeDecodeStream()会调用到BitmapFactory.cpp中的deDecode方法，最终会调用到Graphics.cpp的createBitmap方法。

createBitmap方法的实现:

jobjectGraphicsJNI::createBitmap(JNIEnv* env, SkBitmap* bitmap, jbyteArray buffer,  
                                  boolisMutable, jbyteArray ninepatch, int density)  
{  
    SkASSERT(bitmap);  
    SkASSERT(bitmap->pixelRef());  
   
    jobject obj = env->NewObject(gBitmap_class, gBitmap_constructorMethodID,  
           static_cast(reinterpret_cast(bitmap)),  
            buffer, isMutable, ninepatch,density);  
    hasException(env); // For the side effectof logging.  
    return obj;  
}  

从代码中可以看到bitmap对象是通过env->NewOject(...)创建的，到这里疑惑就解开了，bitmap对象是虚拟机创建的，JNIEnv的NewOject方法返回的是java对象，并不是native对象，所以它会分配到dalvik heap中。