技术标签： jvm Android进阶专栏 java 性能优化 android 数据结构
我们知道，手机的内存是有限的，如果应用内存占用过大，轻则引起卡顿，重则导致应用崩溃或被系统强制杀掉，更严重的情况下会影响应用的留存率。因此，内存优化是性能优化中非常重要的一部分。但是，很多开发者对内存的认识还停留在应用开发这一层，平时只是参考网上的方案，对内存进行比较浅显的优化。想要深入进行内存优化，我们需要从操作系统的层面了解内存是怎么管理的，又是如何被使用的。
可能会有人疑问：“为什么做个内存优化需要从操作系统层了解内存呢？”我们确实可以在网上搜到很多内存优化的文章，但它们都是从上层应用出发进行优化的，而不同的应用因为环境不一样、业务不一样，很多优化方法都不能通用。因此，只有当我们从底层掌握了内存的原理，从下而上地制定优化方案，才能适用于任何业务，甚至当我们转型到 iOS、前端或者后端都能通用。
接下来，我们就从操作系统底层出发，重新认识内存。
我们先将目光放到操作系统的早期，在这个环境下，程序都是直接操作物理内存的。比如一个程序执行如下指令：
MOV REGISTER1,0
计算机会将位置为 0 的物理内存中的内容移到 REGISTER1 的寄存器中。在这种情况下，如果第二个程序在 0 的位置写入一个新的值，就会擦掉第一个程序存放在相同位置上的所有内容，导致第一个程序崩溃。
正因为应用程序可以直接操作物理内存，所以我们完全可以修改其他程序在内存中的数据，导致程序崩溃或者产生安全问题。因此，对当时的操作系统来说，同时运行多个程序很困难。
为了解决这个问题，我们自然而然会想到：不允许应用程序直接操作物理内存。于是虚拟内存的技术诞生了。
为了更好地了解什么是虚拟内存，我们先看看早期直接操作物理内存系统下的内存模型长什么样。从下面内存模型的简化图中我们可以看到，物理内存中存在两块数据，一个是操作系统的数据，一个是应用程序的数据。除此之外，其实还会有设备驱动程序的数据，它们不是我们了解的重点就先不列上去了。
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