iOS：内存管理详情

一、概述

内部管理简单来说就是计算机内部存储的管理，冯·诺依曼结构指出了计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备几大部件组成。我们以 iphone 8 举例来说，运算器和控制器合在一起就是 cpu(*处理器)，运行内存为 3gb lpddr4 ram。而我们平时所说的 64g 或者 128g 内存为存储 rom。

冯·诺依曼结构还指出内存是用来存啥的，对于我们开发者来说，指令基本就是代码逻辑，数据基本就是变量、常量之类了

二、通用内存基本原理

最简单来说分为两大部分：指令，数据。再细分一点，五部分：代码(指令)，初始化数据区，未初始化数据区，堆，栈。

代码(指令，text)就不用说了，最静态的，就是只读的东西;

初始化数据，简单理解就是有初始值的变量、常量;

未初始化数据，只声明未给值的变量，运行前统统为 0，之所以单独分出来，估计是性能考虑，因为这些东西都是0，没必要放在程序包里，也不用 copy;

栈，程序运行记录，每个线程，也就是每个执行序列各有一个(看crash log最容易理解)，都是编译的时候能确定好的，还有一个特点就是这里面的数据可以不用指针，也不会丢;

堆，最灵活的内存区，用途多多，动态分配和释放，编译时不能提前确定，我们的 objective-c 对象都是这么来的，都存在这里，通常堆中的对象都是以指针来访问的，指针从线程栈中来，但不独属于某个线程，堆也是对复杂的运行时处理的基础支持，还有就是 arc 还是 mrc、“谁分配谁释放”说的都是堆上对象的管理。

三、ios 的内存管理

其实，ios的内存管理和其它操作大同小异。这里按照苹果文档所述，重点对堆内存分配整理下。

ios的内存管理分为几个层面，从系统到 libmalloc，arc环境下，编译器也会帮助开发者做力所能及的优化处理。

首先，ios和其它系统一样，操作系统内核会做虚拟存储到物理内存的映射管理，并做内存分页，每页4k。多个页构成一个内存区块统一管理，负责管理的对象是 vm object，其中包含了pager、size、resident pages 等诸多属性。所有的内存分配最终都将交由系统来处理(比如vm_allocate/mach_vm_allocate)。

而开发中，在系统内核的基础上，ios使用 libmalloc。不管是 objective-c 的 [nsobject alloc] ，还是c代码的对内存分配，重任都会落到malloc库上，释放也是如此，最终都将使用 malloc 库中的 free()。malloc 库中有很多 malloc 的同族函数可以动态分配内存。malloc 库中定义了 zone 的概念，并实现了不同的zone(如 nano zone 和 scalable zone)，并根据内存需求的大小使用不通算法对n ano、tiny、small、large量级的内存进行分配和释放管理。默认情况，在第一次调用 malloc 时，系统会生成一个d efault zone，后续的默认分配在此进行。比如，malloc_zone_xxx()函数最终都对特定的zone进行分配操作，执行zone->xxx()。每个zone都以链表的形式对已分配过的内存做cache处理，避免频繁对内核系统发起申请。malloc的内部实现都是开源的，感兴趣的可以去了解去看。

当内存吃紧时，对于可以重新载入的只读数据来说，直接清理掉，而对于可写的数据，只能通过app自己去管理维护。内存紧张时，ios会向app发起memory warning，不配合释放足够内存者，直接杀死程序。