android--dalvik heap 浅析

系统中可以在prop中配置dalvik堆的有关设定。具体设定由如下三个属性来控制

数据在system/build.prop文件里存储

-dalvik.vm.heapstartsize

堆分配的初始大小，调整这个值会影响到应用的流畅性和整体ram消耗。这个值越小，系统ram消耗越慢，

但是由于初始值较小，一些较大的应用需要扩张这个堆，从而引发gc和堆调整的策略，会应用反应更慢。

相反，这个值越大系统ram消耗越快，但是程序更流畅。

-dalvik.vm.heapgrowthlimit

受控情况下的极限堆（仅仅针对dalvik堆，不包括native堆）大小，dvm heap是可增长的，但是正常情况下

dvm heap的大小是不会超过dalvik.vm.heapgrowthlimit的值（非正常情况下面会详细说明）。这个值控制那

些受控应用的极限堆大小，如果受控的应用dvm heap size超过该值，则将引发oom（out of memory）。

-dalvik.vm.heapsize

不受控情况下的极限堆大小，这个就是堆的最大值。不管它是不是受控的。这个值会影响非受控应用的dalvik

heap size。一旦dalvik heap size超过这个值，直接引发oom。

用他们三者之间的关系做一个简单的比喻：分配dalvik heap就好像去食堂打饭，有人饭量大，要吃三碗，有人饭量小，连一碗都吃不完。如果食堂按照三碗的标准来给每个人打饭，那绝对是铺张浪费，所以食堂的策略就是先打一碗，凑合吃，不够了自己再来加，设定堆大小也是一样，先给一个合理值，凑合用，自己不够了再跟系统要。食堂毕竟是做买卖的，如果很多人明显吃不了那么多，硬是一碗接着一碗。为了制止这种不合理的现象，食堂又定了一个策略，一般人就只能吃三碗。但是如果虎背熊腰的大汉确实有需要，可以吃上五碗，超过五碗就不给了（太亏本了）。

开始给一碗 对应 dalvik.vm.heapstartsize

一般人最多吃三碗 对应 dalvik.vm.heapgrowthlimit

虎背熊腰的大汉最多能吃五碗 对应 dalvik.vm.heapsize

在android开发中，如果要使用大堆。需要在manifest中指定android:largeHeap为true。这样dvm heap最大可达dalvik.vm.heapsize。其中分配过程，可以在heap.cpp里粗略看出一些原理：

[cpp] view plaincopyprint?

static void *tryMalloc(size_t size)

{

void *ptr;

if (size >= gDvm.heapGrowthLimit) {

LOGW("%zd byte allocation exceeds the %zd byte maximum heap size",

size, gDvm.heapGrowthLimit);

ptr = NULL;

goto collect_soft_refs;

}

//TODO: figure out better heuristics

// There will be a lot of churn if someone allocates a bunch of

// big objects in a row, and we hit the frag case each time.

// A full GC for each.

// Maybe we grow the heap in bigger leaps

// Maybe we skip the GC if the size is large and we did one recently

// (number of allocations ago) (watch for thread effects)

// DeflateTest allocs a bunch of ~128k buffers w/in 0-5 allocs of each other

// (or, at least, there are only 0-5 objects swept each time)

ptr = dvmHeapSourceAlloc(size);

if (ptr != NULL) {

return ptr;

}

if (gDvm.gcHeap->gcRunning) {

dvmWaitForConcurrentGcToComplete();

ptr = dvmHeapSourceAlloc(size);

if (ptr != NULL) {

return ptr;

}

}

gcForMalloc(false);

ptr = dvmHeapSourceAlloc(size);

if (ptr != NULL) {

return ptr;

}

ptr = dvmHeapSourceAllocAndGrow(size);

if (ptr != NULL) {

size_t newHeapSize;

newHeapSize = dvmHeapSourceGetIdealFootprint();

//TODO: may want to grow a little bit more so that the amount of free

// space is equal to the old free space + the utilization slop for

// the new allocation.

LOGI_HEAP("Grow heap (frag case) to "

"%zu.zuMB for %zu-byte allocation",

FRACTIONAL_MB(newHeapSize), size);

return ptr;

}

//TODO: wait for the finalizers from the previous GC to finish

collect_soft_refs:

LOGI_HEAP("Forcing collection of SoftReferences for %zu-byte allocation",

size);

gcForMalloc(true);

ptr = dvmHeapSourceAllocAndGrow(size);

if (ptr != NULL) {

return ptr;

}

//TODO: maybe wait for finalizers and try one last time

LOGE_HEAP("Out of memory on a %zd-byte allocation.", size);

//TODO: tell the HeapSource to dump its state

dvmDumpThread(dvmThreadSelf(), false);

return NULL;

}

这里分为如下几个动作

1 首先判断一下需要申请的size是不是过大，如果申请的size超过了堆的最大限制，则转入步骤6

2 尝试分配，如果成功则返回，失败则转入步骤3

3 判断是否gc正在进行垃圾回收，如果正在进行则等待回收完成之后，尝试分配。如果成功则返回，失败则转入步骤4

4 自己启动gc进行垃圾回收，这里gcForMalloc的参数是false。所以不会回收软引用，回收完成后尝试分配，如果成功则返回，失败则转入步骤5

5 调用dvmHeapSourceAllocAndGrow尝试分配，这个函数会扩张堆。所以heap startup的时候可以给一个比较小的初始堆，实在不够用再调用它进行扩张

6 进入回收软引用阶段，这里gcForMalloc的参数是ture，所以需要回收软引用。然后调用dvmHeapSourceAllocAndGrow尝试分配，如果失败则抛出OOM

如果设置了largeHeap，具体流程从解析apk开始，源码位于PackagePaser.java中，其中parseApplication函数负责解析apk。其中有一个小段代码如下：

[java] view plaincopyprint?

if (sa.getBoolean(

com.android.internal.R.styleable.AndroidManifestApplication_largeHeap,

false)) {

ai.flags |= ApplicationInfo.FLAG_LARGE_HEAP;

}

如果解析到apk中设置了largeHeap，则在applicationinfo中添加FLAG_LARGE_HEAP标签。之后会在ActivityThead.java中的handleBindApplication处理，这个函数非常重要，底层process fork好之后，会由这个函数把上层应用绑定过去。并且调用上层应用的入口点。其中处理largeHeap的代码如下：

[java] view plaincopyprint?

if ((data.appInfo.flags&ApplicationInfo.FLAG_LARGE_HEAP) != 0) {

dalvik.system.VMRuntime.getRuntime().clearGrowthLimit();

}

这里经过jni调用，最终回来到heapsource.cpp中的dvmClearGrowthLimit函数中：

[cpp] view plaincopyprint?

void dvmClearGrowthLimit()

{

HS_BOILERPLATE();

dvmLockHeap();

dvmWaitForConcurrentGcToComplete();

gHs->growthLimit = gHs->maximumSize;

size_t overhead = oldHeapOverhead(gHs, false);

gHs->heaps[0].maximumSize = gHs->maximumSize - overhead;

gHs->heaps[0].limit = gHs->heaps[0].base + gHs->heaps[0].maximumSize;

dvmUnlockHeap();

}

这里会把HeapSource的growthLimit设置为maximumSize，说简单点就是把growthLimit有原来dalvik.vm.heapgrowthlimit的值调整为dalvik.vm.heapsize。不过分配的时候判断oom的依据是根据heap中的maximumSize来决定。这里不得不说一下HeapSource的两个堆了，heaps[]数组中有两个堆。简单来讲，0号堆是可用堆，是开发给上层使用的。1号堆是fork的时候从zygote进程直接复制过来的，这个是死的，不会由dvm开放给上层使用。overhead标明了堆中已经分配可多少（包括0号堆和1号堆）。所以上层能分配打的最大使用量为
gHs->maxmumSize - overhead。