Dalvik GC Specification

GC

Dalvik VM定义了四种类型的GC：

GC_FOR_MALLOC: 尝试在堆上分配内存创建实例对象，但是堆上的Freed内存不够时触发。
GC_CONCURRENT: 已分配内存达到一堆程度时，VM自动触发执行，开启并行GC来回收内存。
GC_EXPLICIT: System.gc、VMRuntime.gc、Process SIGUSR1信号触发。
GC_BEFORE_OOM: VM为了避免OOM而尝试做的最后一次GC。

在安卓源码的 /dalvik/vm/alloc/Heap.cpp 文件里可以查到对四种类型GC的行为特性定义：

GC_FOR_MALLOC: 仅回收Active堆；非并行GC；不回收软引用。
GC_CONCURRENT: 仅回收Active堆；并行GC；不回收软引用。
GC_EXPLICIT: 回收Active堆及Zygote堆；并行GC；不回收软引用。
GC_BEFORE_OOM: 回收Active堆及Zygote堆；非并行GC；回收软引用。

非并行GC会挂起VM内所有线程

一些定义在 /dalvik/vm/alloc/HeapSource.cpp 中的重要常量：

HEAP_TRIM_IDLE_TIME_MS: 间隔多长时间执行一次 GC_CONCURRENT 来释放不被使用的内存。
CONCURRENT_START: 当Freed内存小于该值时执行 GC_CONCURRENT。
CONCURRENT_MIN_FREE: 128KB + CONCURRENT_START。

Java Heap Allocation

Basics

在Dalvik中， Java Heap由2种Heap组成。

Zygote Heap: 管理Zygote进程在启动过程中预加载和创建的各种对象。
Active Heap: 在Zygote进程fork第一个子进程之前创建的；之后无论是Zygote进程还是其子进程，都在Active堆上进行对象分配和释放。

HeapBitmap:

LiveHeapBitmap: 记录上次GC之后，还存活的对象。
MarkHeapBitmap: 记录当前GC中还存活的对象。上次GC后存活的但是当前GC不存活的对象，就是需要释放的对象。
MarkStack: Davlk使用标记-清除算法进行GC。在标记时，使用MarkStack递归检查被引用的对象，即在当前GC中存活的对象。

Behavior

1. 正常分配内存

在Dalvik分配内存成功，则将新创建的对象增加到Dalvik内部的一个引用表中（保存在引用表中的对象在执行GC时会添加到GC Roots中）；如果分配内存失败，则直接调用函数抛出OOM异常。
在成功分配内存之后，会执行 /dalvik/vm/alloc/HeapSource.cpp 中的dvmHeapSourceAlloc函数，该函数会做三件很重要的事情：

countAllocation函数中记录已经分配的字节数和对象数。
dvmHeapBitmapSetObjectBit函数中将新分配对象的LiveHeapBitmap标记为置为1。
检查Active堆内存，如果大于了阈值（CONCURRENT_START），则通知GC线程进行GC_CONCURRENT。

2. 内存不足，增长堆然后分配内存

在调用 dalvik/vm/alloc/HeapSource.cpp 中的函数dvmHeapSourceAllocAndGrow来分配内存时，如果不能直接调用dvmHeapSourceAlloc分配成功，则尝试将SoftLimit去掉；如果还不能正常分配内存，则调用heapAllocAndGrow来设置Java堆的大小的为最大值，之后再尝试分配内存。
如果这次分配内存成功了，则调用snapIdealFootprint来重新设置Java堆的大小(从刚刚设置的最大值返回到一个适合的值)，否则使用setIdealFootprint来恢复Java堆的大小。