内存管理
“内存”顾名思义就是我们平常所说的电脑内存条。专业术语：随机存取存储器 RAM(Random Access Memory)。这个随机存取是重点，表明了存储器的特性，指定的是访问存储器的任意位置数据的时间周期都是恒定的。
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存储器
| 访问方式 | 存储器 |
|---|---|
| 顺序存取(Sequential Access) | 这类存储器已经比较远古，磁带、黑胶唱片。 |
| 随机存取(Random Access) | 内存条 RAM(Random Access Memory)、磁盘存储器 HDD(Hard Disk Drive)、固态硬盘 SSD (Solid-State Drive)。 |
顺序存取的介质，访问数据时都必须重头开始，所以访问速度是不如随机存储的存储器的。使用过的磁带的朋友应该很好理解这个过程，每次要听指定位置的歌曲，都必须重头开始不停快进才能定位指定位置。那说完顺序存取存储器，那接下来说说随机存取存储器的问题。
大家都是随机存取(Random Access)为什么“内存”访问速度快？
这些存储的访问速度的快慢就与存储数据介质材料和制造工艺有关。
| 存储器 | 制造工艺 | 工作原理 |
|---|---|---|
| RAM | 半导体 | 通过改变电子状态来实现数据存储 |
| HDD | 磁性材料 | 通过磁头对磁盘的的磁性状态改变，来实现数据存储 |
| SSD | 晶体管 | 通过向晶体管加电，改变电荷数量来实现数据的存储 |
内存分区
一个程序启动时，会被操作系统分配一块内存区域。程序运行过程中，又将得到的这块内存区域分为如下五个区域。其中代码区、常量区、全局/静态区大小在程序加载之后，大小不变。栈区和堆区的内存大小会根据程序运行过程中动态调整。
| 分区 | 说明 |
|---|---|
| 代码区 | 存放程序的二进制代码，这块区域在程序加载到内存中之后大小不变 |
| 常量区 | 程序定义的常量存储区域 |
| 全局/静态区 | 存放程序定义的全局和静态变量 |
| 栈区 | 由操作系统分配和管理，主要存储局部变量、函数参数等 |
| 堆区 | 由程序员手动申请和释放，如果管理不当会导致内存泄漏的问题 |
程序可执行文件结构
类型 可读写 说明 .text只读 代码区 rodata只读 常量区 .data读写 全局变量和静态变量区 (已经初始化) .bss读写 全局变量和静态变量区 (未初始化) heap读写 堆区 stack读写 栈区 全局变量 & 静态变量
类型 说明 全局变量变量在整个项目中都能使用，不同文件不能命名相同的全局变量名 静态变量static 对变量进行了作用域限制 (函数外: 当前文件可见 ; 函数内: 当前函数可见，多次调用不会丢失) 内存分配
地址分类 说明 虚拟地址用户编程时将代码分成若干个段，每段代码的地址 = 段名称 + 段内相对地址逻辑地址虚拟地址中的段内相对地址 物理地址实际物理内存中所看到的存储地址
内存管理
堆区的内存是由程序员申请使用，大多数现代编程语言为了提高编程效率，都实现了自动内存管理。而垃圾回收 GC(Garbage Collection)是自动内存管理中常使用的技术。
| 垃圾回收技术 | 说明 |
|---|---|
| 标记清除 (Mark - Sweep) | 标记阶段遍历内存区域，标记对象的是否还存活；清除阶段，将已不在使用的内存区域回收清理。 |
| 引用计数 (Reference Counting) | 顾名思义，堆每块分配的内存区域对象设置一个计数器。每当引用一次该内存区域数据时，进行计数器 +1，不使用时进行 -1。当引用计数为 0 时表明该区域内存可以回收。引用计数会存在循环引用的问题。 |
| 分代回收 (Generational) | 将内存划分为若干代(新生代、老年代)，经过多次垃圾回收仍然存活的对象会被移动到老年代区域。 |
| 编程语言 | 内存管理 |
|---|---|
C++ | C++ 11 之后添加了智能指针，使用引用计数计数 |
Java | 分代垃圾回收技术 |
Python | 以引用计数为主，结合使用标记清除和分代回收技术 |
Swift | 自动引用计数 ARC(Automatic Reference Counting) |
JavaScript | 标记-清除(Mark Sweep)技术 |
内存对齐
先说说数据的内存分布，基础的数据类型来说，Int 在 32 位机器上占用 4 字节，在 64 位机器上占用 8 个字节；Float 占用 4 个字节；Double 占用 8 字节；Bool 占用 1 字节；String 占用 16 字节。struct 结构体的内存占用与其包含的数据类型的占用有关系；class 是引用类型，所以内存占用就是指针内存占用，在 32位机器上占用 4 字节，64 位机器上占用 8 字节。
还需要了解一个概念就是内存与 CPU 的交互。我们常说的 32 位、64位指的就是计算 CPU 的最大计算能力，也就是 CPU 上的寄存器的宽度。而 CPU 与内存交互调度的过程中，数据总线调度的最大宽度就是寄存器的这个宽度。为了提高 CPU 读取内存效率，最好在一个时钟周期内，读取数据的宽度刚好为这个宽度为最优。
数据类型根据类型不同，占用的字节数可能存在不会刚好等于这个宽度。而“内存对齐”就是为了解决这个问题的。为了提高 CPU 读取内存效率，64 位机器来说，会将数据按照 8 字节的倍数进行对齐和排列，这样 CPU 在读取过程会，数据的起始地址都是 8 的倍数(例如 Float 类型数据只占用 4 个字节，后面会填充 4 个字节的空隙，后面再布局其它类型数据)。这样会照成一定的内存浪费，但是提高了 CPU 处理速度，是一种以空间换时间的优化方案。
内存泄漏
对于计算机来说内存是有限了，程序使用内存时，如果申请了内存而未释放，这就会引起内存泄漏。通俗一点理解，将内存比如成一堆砖头，如果使用内存的码农都只借砖头，而不将砖头换回来，最后就会造成计算内存不足。