宗熙先生谈内存（1）：什么是内存命中率？命中率高有哪些优势？

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一、前言

对于广大安卓手机用户来说，很多朋友都有这样一个困惑：不管手机搭载的运行内存是1GB、2GB、4GB、8GB还是更高，一开机什么程序都还没有运行，内存就已经“至少”使用了一半（请参阅上图），而电脑Windows操作系统都没有这么耗内存。

有些朋友对此 不满，在上经常能看到很多吐槽，认为这是由于安卓系统自身和APP开发得很糟糕所导致的。其实这种看法很片面狭隘，主要是对安卓系统的内存运行机制不理解所造成的，本文将用浅显的语言回答这个问题。

要理解安卓系统为什么很耗内存，首先要理解“内存的命中率”这个概念。

二、运行机制

计算机（或者手机等）在执行某个任务的过程中，CPU需要访问与之相关的数据。由于运行内存（以下均简称为“内存”）的性能要远高过于存储内存（或者称为硬盘），如果所需要的数据都保存在内存里面，CPU可以直接从缓存里面读取，性能无疑是最高的。

操作系统会尽量把各种所需要使用的潜在数据放在内存里，读取的时候也会优先从内存里读取。但是，（真实物理）内存容量是有限的，内存价格很贵，Windows操作系统自身和程序也越来越耗内存。

当所需要保存的数据缓存容量大于运行内存容量之后，Windows操作系统会抛弃一些低优先级的数据，将它们存储于虚拟内存（硬盘上）中，它的读取性能远不如保存在物理内存里面，这是一种退而求其次的做法。

三、如何理解“内存命中率”？

什么是内存的“命中率”呢？简而言之，内存命中率是指系统或应用程序在尝试访问数据时，从缓存中成功获取数据的次数占总访问次数的比例，比例越高越好。

如果数据在缓存中成功获取，则称之为“命中”，如果未成功获取，则称之为“未命中”。命中的结果是延时低、性能高，未命中的主要原因是所需要的数据目前没有保存在内存中，此时系统（或者应用程序）必须从较慢的存储设备中读取，程序才能继续运行，最终的结果就是延时高，性能差和速度慢。

四、内存命中率高有哪些优势？

也就是说，一个设备（包括电脑和手机）的内存命中率越高，性能也就越高，内存命中率高的优势和好处并不止性能，这一点在手机和企业级计算设备上的表现更为明显。

如果手机的内存命中率较低，说明在运行时很多所需要的数据不在缓存中，为了保证程序正常运行，就需要额外从磁盘中读取。而这个过程是要执行IO操作并消耗电力的，内存命中率较低不仅会导致手机变得卡顿，还会影响续航等等。

企业级服务器通常负责运行高负荷的数据库查询、高并发量的用户访问，如果内存命中率高，很多数据都可以直接从缓存中读取，可以减少对数据库的查询次数，降低服务器负载，提高并发处理能力，减少磁盘等设备的访问次数，降低能耗。

五、安卓系统为什么耗内存？

理解内存命中率这个概念之后，对于安卓系统为什么很耗内存这个问题就很好理解了。

因为它的运行机制是尽可能地把所需要的数据都保存到内存中，以提高内存命中率，提升手机的响应速度，减少IO读写，降低整体功耗，延长续航时间。——说白了，就是以空间换时间，以尽可能使用更多内存的方式来提升手机的整体体验。

有些朋友总是嫌安卓系统的内存使用率高，但是使用率低并不是好事，这意味着很多所需要的数据并没有保存在内存中，在真正需要用到这些数据的时候系统还需要从磁盘里去访问，在这种情况下，手机的性能和续航表现都会受到负面影响。

六、实际例子

这篇文章比较枯燥，大部分都是纯理论，也很不直观，小白读者可能很难理解，下面小编拿Windows操作系统举个例子。

谈到Windows操作系统的内存使用量，很多朋友可能都会立即不假思索地打开任务管理器，这里会详细显示目前的内存使用情况。比如说小编现在用来写作的这台机器，总共有32GB运行内存，显示目前只使用了11GB，看起来很轻松，富余量很大，相信有很多朋友也是这么认为的。

其实这里的数据是不足以客观、真实地反映计算机此刻的内存使用量的，11GB只代表目前已经实际使用的内存使用量，并不包括小编前文所说的“缓存”部分。

上图才是真实内存使用量，除了11GB（绿色部分）目前已经实际使用的运行内存之外，还有21GB（蓝色部分）属于“备用”，里面存储着“包含未活跃使用的缓存数据和代码的内存”，也就是小编之前所说的“缓存”，系统或者应用程序会优先从这个缓存部分读取数据。

虽然小编这台机器只使用了11GB内存，剩余的21GB也没有闲置，相反，如果小编只安装了8GB内存，那么就会造成内存命中率过低的情况，系统就需要频繁地硬盘中读取数据，性能就差。

七、补充说明

虽然本文介绍的重点是在运行内存中保存、缓存数据，但是请读者注意：这只是一个“狭隘”的角度，目的是为了尽量简化，便于读者理解。

事实上，可以用来保存缓存数据的硬软件机制并不止运行内存，比如说处理器也有二级和三级缓存、显卡也有缓存、操作系统和应用程序自身也有缓存，它们的运行原理和作用大致相同。

在运行高负荷应用程序（比如Adobe系列软件）时，系统往往会同时采用多种方式来保存缓存数据，而不只是保存到运行内存中这一种方式，在需要这些数据的时候，也会通过多种方式和渠道来读取调用。

运行内存只是缓存机制中的一种，一个子集而已，宏观来看，“内存命中率”应该叫“缓存命中率”，这样更准确、客观，这两个概念有一定的交集，也有很多区别。缓存命中率的幕后运行机制（包括分配、读取和释放）更为复杂，适用领域更广，小编将会在以后的文章中介绍。