本文以iOSMemory的相关内容作为主题，主要从一般操作系统的内存管理、iOS系统内存、app内存管理等三个层面进行了介绍，主要内容的目录如下：
iOS是基于BSD发展而来，所以先理解一般的桌面操作系统的内存机制是非常有必要的。在此基础之上，本文会进一步在iOS系统层面进行分析，包括iOS整体的内存机制，以及iOS系统运行时的内存占用的情况。最后会将粒度缩小到iOS中的单个app，讲到单个app的内存管理策略。
1.操作系统的内存机制为了从根本上更好地理解和分析iOS系统上的内存特性，我们首先需要正确理解一般操作系统通用的内存机制。
冯·诺依曼结构冯·诺依曼结构（VonNeumannarchitecture）在年就已经被提出了，这个概念当时十分新颖，它第一次将存储器和运算器分离，导致了以存储器为核心的现代计算机的诞生。
在冯·诺依曼结构中，存储器有着重要地位，它存放着程序的指令以及数据，在程序运行时，根据需要提供给CPU使用。可以想象，一个理想的存储器，应该是兼顾读写速度快、容量大、价格便宜等特点的，但是鱼和熊掌不可兼得，读写速度越快的存储器也更贵、容量更小。
但冯·诺依曼结构存在一个难以克服的问题，被称为冯·诺依曼瓶颈——在目前的科技水平之下，CPU与存储器之间的读写速率远远小于CPU的工作效率。简单来说就是CPU太快了，存储器读写速度不够快，造成了CPU性能的浪费。
既然现在我们没办法获得完美的存储器，那我们如何尽量突破冯·诺依曼结构的瓶颈呢？现行的解决方式就是采用多级存储，来平衡存储器的读写速率、容量、价格。
存储器的层次结构存储器主要分为两类：易失性存储器速度更快，断电之后数据会丢失；非易失性存储器容量更大、价格更低，断电也不会丢失数据。随机访问存储器RAM也分为两类，其中SRAM速度更快，所以用作高速缓存，DRAM用作主存。只读存储器ROM实际上只有最开始的时候是只读的，后来随着发展也能够进行读写了，只是沿用了之前的名字。
上图就是多层存储器的具体情况，我们平时常说的内存，实际上就是指的L4主存。而L1-L3高速缓存和主存相比，速度更快，并且它们都已经集成在CPU芯片内部了。其中L0寄存器本身就是CPU的组成部分之一，读写速度最快，操作耗费0个时钟周期。
简单来说，存储器的分级实际上就是一种缓存思想。金字塔底部的部分容量大，更便宜，主要是为了发挥其存储属性；而金字塔尖的高速缓存部分读写速度快，负责将高频使用的部分缓存起来，一定程度上优化整体的读写效率。
为什么采用缓存就能够提高效率呢？逻辑上理解起来其实很简单，具体来说就是因为存在局部性原理（Principleoflocality）——被使用过的存储器内容在未来可能会被多次使用，以及它附近的内容也大概率被使用。当我们把这些内容放在高速缓存中，那么就可以在部分情况下节约访问存储器的时间。
CPU寻址方式那么，CPU是如何访问内存的呢？内存可以被看作一个数组，数组元素是一个字节大小的空间，而数组索引则是所谓的物理地址（PhysicalAddress）。最简单最直接的方式，就是CPU直接通过物理地址去访问对应的内存，这样也被叫做物理寻址。
物理寻址后来也扩展支持了分段机制，通过在CPU中增加段寄存器，将物理地址变成了"段地址"："段内偏移量"的形式，增加了物理寻址的寻址范围。
不过支持了分段机制的物理寻址，仍然有一些问题，最严重的问题之一就是地址空间缺乏保护。简单来说，因为直接暴露的是物理地址，所以进程可以访问到任何物理地址，用户进程想干嘛就干嘛，这是非常危险的。
现代处理器使用的是虚拟寻址的方式，CPU通过访问虚拟地址（VirtualAddress），经过翻译获得物理地址，才能访问内存。这个翻译过程由CPU中的内存管理单元（MemoryManagementUnit，缩写为MMU）完成。
具体流程如上图所示：首先会在TLB（TranslationLookasideBuffer）中进行查询，它表位于CPU内部，查询速度最快；如果没有命中，那么接下来会在页表（PageTable）中进行查询，页表位于物理内存中，所以查询速度较慢；最后如果发现目标页并不在物理内存中，称为缺页，此时会去磁盘中找。当然，如果页表中还找不到，那就是出错了。
翻译过程实际上和前文讲到的存储器分级类似，都体现了缓存思想：TLB的速度最快，但是容量也最小，之后是页表，最慢的是硬盘。
虚拟内存刚才提到，直接使用物理寻址，会有地址空间缺乏保护的严重问题。那么如何解决呢？实际上在使用了虚拟寻址之后，由于每次都会进行一个翻译过程，所以可以在翻译中增加一些额外的权限判定，对地址空间进行保护。所以，对于每个进程来说，操作系统可以为其提供一个独立的、私有的、连续的地址空间，这就是所谓的虚拟内存。
虚拟内存最大的意义就是保护了进程的地址空间，使得进程之间不能够越权进行互相地干扰。对于每个进程来说，操作系统通过虚拟内存进行"欺骗"，进程只能够操作被分配的虚拟内存的部分。与此同时，进程可见的虚拟内存是一个连续的地址空间，这样也方便了程序员对内存进行管理。
对于进程来说，它的可见部分只有分配给它的虚拟内存，而虚拟内存实际上可能映射到物理内存以及硬盘的任何区域。由于硬盘读写速度并不如内存快，所以操作系统会优先使用物理内存空间，但是当物理内存空间不够时，就会将部分内存数据交换到硬盘上去存储，这就是所谓的Swap内存交换机制。有了内存交换机制以后，相比起物理寻址，虚拟内存实际上利用硬盘空间拓展了内存空间。
总结起来，虚拟内存有下面几个意义：保护了每个进程的地址空间、简化了内存管理、利用硬盘空间拓展了内存空间。
内存分页基于前文的思路，虚拟内存和物理内存建立了映射的关系。为了方便映射和管理，虚拟内存和物理内存都被分割成相同大小的单位，物理内存的最小单位被称为帧（Frame），而虚拟内存的最小单位被称为页（Page）。
注意页和帧大小相同，有着类似函数的映射关系，前文提到的借助TLB、页表进行的翻译过程，实际上和函数的映射非常类似。
内存分页最大的意义在于，支持了物理内存的离散使用。由于存在映射过程，所以虚拟内存对应的物理内存可以任意存放，这样就方便了操作系统对物理内存的管理，也能够可以最大化利用物理内存。同时，也可以采用一些页面调度（Paging）算法，利用翻译过程中也存在的局部性原理，将大概率被使用的帧地址加入到TLB或者页表之中，提高翻译的效率。
2.iOS的内存机制根据官方文档MemoryUsagePerformanceGuidelines（现在已经不更新了）我们能知道iOS的内存机制有下面几个特点：
使用虚拟内存iOS和大多数桌面操作系统一样，使用了虚拟内存机制。
内存有限，但单应用可用内存大对于移动设备来说，受限于客观条件，物理内存容量本身就小，而iPhone的RAM本身也是偏小的，最新的iPhoneXSMax也才有4GB，横向对比小米9可达8GB，华为P30也是8GB。根据ListofiPhones可以查看历代iPhone的内存大小。
但是与其他手机不同的是，iOS系统给每个进程分配的虚拟内存空间非常大。据官方文档的说法，iOS为每个32位的进程都会提供高达4GB的可寻址空间，这已经算非常大的了。
没有内存交换机制虚拟内存远大于物理内存，那如果物理内存不够用了该怎么办呢？之前我们讲到，其他桌面操作系统（比如OSX）有内存交换机制，在需要时能将物理内存中的一部分内容交换到硬盘上去，利用硬盘空间拓展内存空间，这也是使用虚拟内存带来的优势之一。
然而iOS并不支持内存交换机制，大多数移动设备都不支持内存交换机制。移动设备上的大容量存储器通常是闪存（Flash），它的读写速度远远小于电脑所使用的硬盘，这就导致了在移动设备就算使用内存交换机制，也并不能提升性能。其次，移动设备的容量本身就经常短缺、闪存的读写寿命也是有限的，所以这种情况下还拿闪存来做内存交换，就有点太过奢侈了。
需要注意的是，网上有少数文章说iOS没有虚拟内存机制，实际上应该指的是iOS没有内存交换机制，因为在Windows系统下，虚拟内存有时指的是硬盘提供给内存交换的大小。
内存警告那么当内存不够用时，iOS的处理是会发出内存警告，告知进程去清理自己的内存。iOS上一个进程就对应一个app。代码中的didReceiveMemoryWarning()方法就是在内存警告发生时被触发，app应该去清理一些不必要的内存，来释放一定的空间。
OOM崩溃如果app在发生了内存警告，并进行了清理之后，物理内存还是不够用了，那么就会发生OOM崩溃，也就是OutofMemoryCrash。
在stackoverflow上，有人对单个app能够使用的最大内存做了统计：iOSappmaxmemorybudget。以iPhoneXSMax为例，总共的可用内存是MB（比硬件大小小一些，因为系统本身也会消耗一部分内存），而单个app可用内存达到MB，达到了55%。当app使用的内存超过这个临界值，就会发生OOM崩溃。可以看出，单个app的可用物理内存实际上还是很大的，要发生OOM崩溃，绝大多数情况下都是程序本身出了问题。
3.iOS系统内存占用分析了iOS内存机制的特点之后，我们能够意识到合理控制app使用的内存是非常重要的一件事。那么具体来说，我们需要减少的是哪些部分呢？实际上这就是所谓的iOS内存占用（MemoryFootprint）的部分。
上文讲到内存分页，实际上内存页也有分类，一般来说分为cleanmemory和dirtymemory两种，iOS中也有