Android Dalvik 堆內存管理與 GC 機制：Zygote 分叉、COW 雙堆架構、標記清除演算法細節

Dalvik VM 採用 Zygote 進程分叉 + Copy-on-Write (COW) 雙堆 (Zygote Heap + Active Heap) 設計，減少記憶體複製與佔用。GC 採用標記-清除演算法，並針對移動式 GC 優化。本文從啟動流程、堆結構、GC 觸發條件、與 JVM 差異四維度深度剖析。

啟動與分叉流程

1. 系統啟動 → Zygote 進程建立第一個 Dalvik VM，單一堆。
2. App 啟動 → Zygote.fork() 複製進程，子進程持有獨立 VM。
3. COW 機制：初始共享同一堆；任一方寫入 → 核心複製該頁面，雙方各擁有副本。

雙堆架構 (優化 COW 觸發頻率)

• 建立 App 時僅複製 Zygote Heap (較小)，Active Heap 保持共享直到首次分配。
• 大幅減少 COW 複製開銷與總記憶體佔用。

GC 演算法：標記-清除 (Mark-Sweep)

1. 標記階段：從 GC Roots (線程棧、JNI 全域引用、類靜態欄位) 遞迴標記可達物件。
2. 清除階段：掃描堆區，回收未標記物件記憶體，加入空閒鏈表。
3. 非移動式：物件地址不變，無需更新引用，但易產生碎片。

GC 觸發條件

• 堆達到 heap_growth_limit (預設 96MB) 或 heap_max (預設 256MB)。
• 分配失敗觸發 GC_FOR_MALLOC。
• 显式 System.gc() → GC_EXPLICIT。
• 記憶體不足觸發 GC_HPROF_DUMP_HEAP。

與 JVM 差異

理解 Dalvik 記憶體模型，有助於分析 Android App OOM、記憶體洩漏、GC 卡頓等效能問題。