Android 面试系统复习系列（三）Java 虚拟机原理

运行时数据区

程序计数器（线程私有）

它可以看做当前线程所执行的字节码的行号指示器。

虚拟机栈（线程私有）

虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧再虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

本地方法栈（线程私有）

同虚拟机栈，区别就是虚拟机栈执行的是 Java 方法，本地方法栈执行的是 Native 的方法。

Java 堆（线程共享）

存放对象实例，几乎所有对象实例都在这里分配内存，也是垃圾收集器管理的主要区域。

方法区（线程共享）

存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、及时编译器编译后的代码等数据。

垃圾回收机制

Java 虚拟机如何判断一个对象可以回收

有两种主流算法，一种是引用计数法，给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器加一，引用失效时计数器减一。

这种算法简单高效，但是却避免不了互相循环引用无法回收的问题，所以 Java 虚拟机并没有采用这种算法。

所以我们 Java 虚拟机采用的是第二种算法，可达性分析算法。

这个算法的基本思路就是通过一系列的成为“GC Roots”的对象作为七点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，当一个对象到 GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可达的，所以会被虚拟机判定为可回收的对象。

可作为 GC Roots 的对象

• 虚拟机栈中引用的对象
• 方法去中类静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中 JNI 引用的对象

垃圾回收算法

标记-清除算法

最基础的垃圾回收算法，先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。

优点：实现简单

缺点：一、效率低，标记和清除两个过程效率都不高。二、回收后可能产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在分配大内存对象时，无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集。

复制算法

将内存按容量划分为大小相同的两块，然后每次只使用其中的一块。当一块内容用完了，就将还存活的对象移动到另一块，然后再将之前使用的内存空间一次性清理掉。

优点：实现简单，运行高效

缺点：会将可用内存缩小为原来的一半，对象存活率高的话，效率会变低

现在商业虚拟机在回收新生代区域的时候都会采用这种算法，不过由于新生代里的对象绝大部分都是“朝生夕死”，所以并不需要按照 1:1 的比例来划分内存空间，HotSpot 虚拟机默认比例是 8:1,所以空闲出来的内存空间很小。不过在存活对象大于剩余的空间时，会向老年代进行分配担保，直接进入老年代。

标记-整理算法

标记的过程同标记-清除算法的标记过程，不过后续不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活对象都向一端移动，然后再清理边界外的内存。

老年代因为对象存活率高，没有额外空间对它分配担保，所以一般使用标记-清理或者标记-整理算法进行回收。

分代回收算法

当前商业虚拟机的路基手机都采用这种算法，并没有什么新的思想，只是根据对象的存活周期的不同，将内存分为几块，一般是新生代，老年代，然后再根据其区域的特点，采用不同的垃圾收集算法进行回收。

Dalvik 虚拟机和 JVM 的区别

掘金上这篇文章写得很清晰 https://juejin.im/post/59b7fa8cf265da066d3323bb

这里摘几点主要的记一下：

• Dalvik 基于寄存器，基于寄存器的虚拟机虽然比基于堆栈的虚拟机在硬件，通用性上要差一些，但是它的代码执行效率去更好
• JVM 基于栈
• Dalvik虚拟机运行的是其专有的文件格式Dex
• JVM 运行 java 字节码

ART 虚拟机

ART 的机制与 Dalvik 不同。在Dalvik下，应用每次运行的时候，字节码都需要通过即时编译器（just in time ，JIT）转换为机器码，这会拖慢应用的运行效率，而在ART 环境中，应用在第一次安装的时候，字节码就会预先编译成机器码，使其成为真正的本地应用。这个过程叫做预编译（AOT,Ahead-Of-Time）。这样的话，应用的启动(首次)和执行都会变得更加快速。

缺点：

1.机器码占用的存储空间更大，字节码变为机器码之后，可能会增加10%-20%（不过在应用包中，可执行的代码常常只是一部分。比如最新的 Google+ APK 是 28.3 MB，但是代码只有 6.9 MB。）

2.应用的安装时间会变长。