iOS 虚拟内存小记

虚拟内存机制

1. backing store

OS X 支持 backing store 机制：内存中暂时没有使用到的区域，会被写入硬盘，从而给内存腾出地方。

iOS 不支持 backing store：iOS 中，只读数据会一直在硬盘上，只是在需要的时候会加载到内存里或者从内存中移除。Writable Data 从不会被操作系统自动移除。当可用内存低到一定值时，系统会通知应用程序去主动释放内存。

2. paging

处理器和 MMU 维护着一个 page table，它管理着虚拟地址（逻辑地址）和物理地址之间的映射关系。当应用程序访问内存地址时，MMU 会使用 page table 完成逻辑地址到物理地址的转换，此过程对应用程序完全透明。

当应用程序当前访问的内存地址不在物理内存上时，就会发生 page fault。此时虚拟内存系统会立即唤起 page-fault handler 来处理 page fault。page-fault handler 会停止执行应用程序的代码，在物理内存中找到空闲的内存页，并将所要访问的数据从硬盘中加载到内存页中，然后更新 page table。最后恢复执行应用程序代码，这样程序就能正常访问内存地址了。这一过程被称为 paging。

若物理内存中没有可用的空闲页时，page-fault handler 必须释放当前已有的内存页来腾出空间。对于 OS X 来说，虚拟内存系统通常会把 pages 写入 backing store，把数据从物理内存写入 backing store 的操作称为 paging out（或 swapping out），将数据从 backing store 写回物理内存的操作称为 paging in（或 swapping in）。对于 iOS 来说，没有 backing store，内存永远不会被 page out 到硬盘，但是那些只读的数据是可以从硬盘上被 page in 的。

paging 操作对程序的运行是有负面影响的，从 backing store 读取数据的速度要比直接从物理内存中读取的速度慢得多。

逻辑地址空间由许多映射的内存区域（mapped region of memory）组成，一个映射的内存区域包含许多虚拟内存页（virtual memory pages）。每个内存区域有一些特定的属性，用来表明此区域是否写保护、是否可以被 page out 等。内存区域的起始地址也是一个内存页的起始地址，内存区域的结束地址也是一个内存页的结束地址。

提高内存利用率

1. compressed memory

从 iOS 7 开始，苹果使用了 Compressed memory 技术，该技术在内存紧张时能够将最近使用过的内存占用压缩至原有大小的一半以下，并且能够在需要时解压复用。其特点可以归结为：

• Shrinks memory usage 减少了不活跃内存占用
• Improves power efficiency 改善电源效率，通过压缩减少磁盘IO带来的损耗
• Minimizes CPU usage 压缩/解压十分迅速，能够尽可能减少 CPU 的时间开销
• Is multicore aware 支持多核操作

2. 缓存策略的选取

相比于使用字典缓存，更推荐使用 NSCache。NSCache 分配的内存实际上是 Purgeable Memory，可以由系统自动释放。NSCache 与 NSPureableData 的结合使用既能让系统根据情况回收内存，也可以在内存清理的同时移除相关对象。

参考资料

深入解析iOS内存 iOS Memory Deep Dive

About the Virtual Memory System