iOS进程内存分配(页、栈、堆)

苹果的进程使用内存的基本单元是页。当一个进程加载进内存时,会把内存划分成页的内存方式。为什么要这么做呢?

用页内存的方式能最大化的使用内存,减少内存碎片。虽然连续分区方式也可以把内存碎片拼接起来,但是开销太大。分页存储管理将进程的逻辑地址分为若干个页,为各个页编号,0、1、2、3、4、5。。。。同时在物理内存上分配与页大小相同的存储块,并编号与之对应。

物理内存页面的生命周期有几种状态

1、Free 空闲,物理页面没有被虚拟内存页面引用

2、Active 活跃,物理页面正用于虚拟内存页面,最近被虚拟内存页引用过

3、Inactive 非活跃,物理页面正用于虚拟内存页面,最近没有被虚拟内存页面引用过

4、Speculative 投机,对可能的内存需求做了一个猜测是的内存分配(不是活跃状态也不是非活跃状态,有可能马上被访问)

5、Wired down 联动,物理页面正用于虚拟内存页面,该页面被锁定,不能交换

我们都知道,系统同时会运行若干个进程。当我们要运行一个新的进程的时候,这个进程需要大量的内存,但是现有的内存空间不够用,这时系统会做什么呢?和页又有什么关系呢?

swap交换空间,当系统要加载一个进程的时候,发现内存不够用的时候,系统就会把Free页面回收,Inactive状态的页面交换到磁盘上,这时就会空出大量空间,苹果有一个进程dynamic_pager专门用来处理交换请求。如果内存还是不够用,iOS有一种压力释放机制叫VM,VM依赖于Jetsam。当内存中有大量驻留页面,这时候App会收到didReceiveMemoryWaining方法释放内存空间。这时候App有可能被Jetsam杀掉。

栈 alloca()

在栈上动态分配内存使用的是alloca()函数,这个函数和malloc()函数的原型是一样的,不同的是alloca()返回的是栈上的指针,malloc()返回的是堆上的指针。

栈上分配空间只不过是修改栈指针寄存器,而堆需要遍历空间找一个合适的空间要快的多。页面错误,栈基本上不会发生,因为栈已经加载到内存中了。而堆会有页面错误,尽管用户感受不到,但是它已经影响了性能。

栈分配了大量内存,在函数返回时,会自动回收。而堆很容易忘记,malloc之后,没去free。

堆 malloc()

堆的数据结构是二叉堆,但是现在的操作系统都有自己的堆结构,而且更为复杂。苹果采用的是区(zone)的分配方式。通过这种方式,不用直接在页上去分配内存。

分配一个新的区域只需调用malloc_create_zone或NSCreateZone函数。一个区是什么结构呢?来看一下结构体malloc_zone_t的内容:

malloc_zone_t结构体

从上往下看

reserved1、reserved2 是保留字段。

size 返回指针zone分配的空间大小

malloc 这个区域malloc的实现

calloc、valloc、free、realloc 同上

zone_name 这个区域的名字

batch_malloc 分配若干个缓冲区,大小一样

batch_free 释放一组缓冲区

introspect 这个区域的信息

memalign 2的n次幂对其的malloc

free_definite_size 释放指定字节的空间

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