概念：CPU、内存、磁盘、Android内存分配

cpu

CPU的全称是Central Processing Unit，中文名称为中央处理单元。它是计算机硬件的核心部件，负责解释计算机程序指令并处理计算机软件中的数据。简言之，CPU执行计算机程序中的操作指令，包括基本算术、逻辑、控制和输入/输出（I/O）操作指令。

CPU的主要组成部分通常包括：

算术逻辑单元（ALU）：执行数学运算和逻辑操作。
控制单元（CU）：解释程序指令并控制其他硬件组件响应这些指令。
寄存器：提供存储CPU正在处理的指令和数据的极小但非常快速的内存。
随着技术的发展，现代CPU采用多核心设计，其中每个核心可以独立执行指令，提高了处理速度和效率。此外，一些CPU还集成了其他功能，如图形处理单元（GPU）和缓存存储器，进一步提高了性能。

CPU的性能受多种因素影响，包括其时钟速度（以GHz或MHz计量）、核心数量、缓存大小、指令集类型以及制程技术等。在计算机体系结构中，CPU执行的每个指令周期通常涉及取指令、解码、执行和写回等步骤。

在广义上，CPU可以出现在不同种类的设备中，包括个人计算机、服务器、移动设备、嵌入式系统等。

内存（RAM）:

RAM的全称是Random Access Memory，中文意思是随机存取存储器。
内存是一种易失性存储设备，意味着当电源关闭时，它里面存储的所有信息会丢失。
内存用于存储当前运行的程序和程序需要立即访问的数据。
它的访问速度非常快，可以快速读写，是CPU直接访问数据和运行程序的地方。

磁盘存储（硬盘或固态硬盘）:

磁盘存储是持久性存储设备，数据在没有电源的情况下也能被保存。
它用来长期存储数据，比如操作系统、应用程序文件、用户文档等。
磁盘的访问速度通常比内存慢，但它们提供了更大的存储容量。

CPU 和内存之间的关系

CPU（中央处理单元）和内存（主要指随机访问存储器，RAM）是计算机的两个核心组件，它们之间的关系至关重要，共同负责处理和执行计算任务。

以下是CPU和内存之间的关系和互动方式：

存储程序概念

现代计算机基于存储程序概念，即指令和数据都存储在内存中。CPU执行指令时，首先需要从内存中读取指令和数据，然后进行处理。处理完成后，CPU会将结果写回内存。

数据交换

CPU和内存之间不断交换数据。CPU通过数据总线从内存读取数据和指令，处理后可能会立即使用结果或者将结果存储回内存。

速度差异

CPU的速度通常远高于内存的速度。为了弥补这种速度差异，计算机使用缓存（Cache）存储最近使用的数据。缓存是一种小容量但极高速的内存，位于CPU芯片上或者非常靠近CPU，这样可以减少CPU等待数据的时间。

运行程序

运行程序时，操作系统负责将程序的代码和数据加载到内存中。CPU从内存中获取这些代码和数据，进行解码和执行。

存储结构

内存是分层次的存储结构。除了RAM，还有寄存器（CPU内部、访问速度最快的存储单元）、一级和二级缓存、磁盘存储等。CPU在执行程序指令时，会利用这些层次结构、以及相关的硬件和算法，优化数据的检索和处理过程。

内存管理

CPU含有内存管理单元（MMU），它负责虚拟内存和物理内存之间的映射。它保证每个应用程序能得到足够的虚拟内存地址，并且为它们分配实际的物理内存空间。

同步

CPU和内存需保证同步，以确保数据的正确性。其中使用到的机制有内存屏障（Memory Barriers）、锁（Locks）以及其他同步指令。

总之，CPU是执行指令和处理数据的地方，而内存是存储运行中程序的指令和数据的地方。CPU利用其内部的计算核心来执行运算和逻辑操作，内存则按照CPU的请求提供指令和数据。两者的良好协同工作对于提高计算机的性能至关重要。

Android内存分配

当一个Android应用启动时，Android操作系统会给它分配一定量的内存，这个过程是由Android运行时环境管理的。每个应用运行在它自己的沙盒环境中，拥有独立的内存空间，这样可以保障应用之间的安全性和隔离性。

应用的内存主要分为几个部分：

堆内存：这是应用存储动态分配的对象的地方。每个应用都有一个堆内存限制，这个限制取决于设备的内存大小和系统的当前状态。
原生堆内存：用于存储由原生代码分配的内存，比如使用NDK开发的应用或库。
代码内存：存储应用的代码和其他可执行文件。
栈内存：用于线程执行，存儲函数调用的参数和局部变量。
Android系统会监视每个应用使用的内存量，并通过一个称为低内存杀手（Low Memory Killer）的机制，在系统内存不足的情况下回收内存。处于后台的应用更有可能被杀掉来回收其占用的内存。

Android虚拟机运行在内存上

确实，Android虚拟机（如Dalvik虚拟机或ART：Android Runtime）运行在设备的内存中。它负责执行编译后的应用程序代码（DEX文件），并提供垃圾收集、内存分配、线程管理等运行时功能。

当应用程序运行时，它的DEX文件被加载到内存中，虚拟机会解释和执行这些代码。同时，虚拟机还要负责将这些代码里的对象和数据存储在堆内存中，并管理它们的生命周期。

总结来说，Android虚拟机是一个软件层，它运行在操作系统之上，负责管理应用的代码执行和内存分配。内存（RAM）是存储当前正在使用的信息的设备，它和磁盘存储（用于长期存储）是不同的。应用的内存分配由Android运行时环境进行管理，以保证应用运行效率和系统稳定性。

为什么在Android设备上容易发生OOM

有限的RAM: 相较于存储空间，RAM相对较小。许多中低端Android设备尤其容易因为有限的RAM（例如2GB或4GB）而面临内存不足的情况。
多任务: Android系统同时运行多个应用程序和后台服务。每个应用程序和服务都需要占用一定的RAM，多任务运行会大量消耗可用内存。
应用程序内存管理: 并非所有应用程序都优化了它们的内存使用。一些应用可能因为保留太多不再需要的数据，或是因为内存泄漏（即应用程序未能释放不再使用的内存），而导致过度占用内存。
大媒体文件: 图像、视频和其他媒体文件尤其是在高分辨率处理时，会消耗大量RAM。例如，加载和处理高分辨率图片时，可能需要为每个像素分配内存，这会迅速消耗可用内存资源。

如何应对内存溢出

优化应用程序: 应用开发者需要优化内存使用，例如通过有效的内存管理和清理，避免保留不需要的对象引用，使用内存友好的数据结构和算法。
减少并发运行的应用: 用户可以通过关闭不需要的应用以释放RAM。
使用相应的内存优化工具和库: 开发者可以使用Android Studio的Profile工具来监视和优化应用的内存使用，以及利用Android框架提供的各种内存优化和图片加载库（如Glide、Picasso）来减少内存占用。
内存分页和压缩: 一些Android设备可能会使用内存分页（Swapping）和压缩技术来扩展可用的RAM容量，尽管这样做会增加CPU的负担，可能导致系统在内存非常紧张时运行较慢。
总而言之，内存管理在确保Android设备性能的同时，也是维持良好用户体验的关键。无论是开发者优化他们的应用程序以减轻内存负担，还是用户通过管理运行应用的方式来节约内存，这些都是确保设备流畅运行的有效方式。