在计算机的组件中，内存是非常重要的存在。在做性能测试的过程中，针对内存的监控也是非常核心的一类指标项。在一些场景的沟通中，发现大家对于内存的理解可能存在一些偏差。本文结合笔者的经验，对内存做一些基础知识的汇总。
为什么会有内存的存在？
在冯.诺依曼结构的核心设计思想中，计算机的五个基本组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。其中的存储器指主要功能是存储程序和各种数据，并且能够在计算机运行过程高速、自动地完成程序或者数据的存储。存储器可以分为内部存储器（内存）和外部存储器（硬盘）。
早期的内存是固化在主板上，可存储的数据有限。随着 CPU 的工艺技术不断发展，速度越来越快（I7 的 CPU，主频可达到 2.69GHz）），但是硬盘由于机械结构的局限性（读写速度 120MB/S），无法跟上 CPU 的节奏，从而造成 CPU 资源的闲置。于是就有的独立的内存（读写速度大约在 7～9GB/s），用于把常用数据从硬盘中读取出来（Cached ），供 CPU 快速使用，同时，把经 CPU 处理过的数据暂存在内存中（Buffers），后续再固化到硬盘中。
这个过程是不是很像我们现在的 业务 —> redis —> 数据库的结构。
如上图所示，不同操作系统对于内存的管理机制也是不一样的。简单来说，Windows 对于内存的管理就是省着用，而对于 Lixnu 来说，就是能用多少就用多少，尽可能用。
在性能测试过程中，我们对于 Linux 操作系统的内存查看，一般会通过 Free 命令来看，如下图所示，在算可用内存的时候，是 free+buff/cache，而不单单只看 free 的值。因为 buff/cache 在需要的时候，可以快速被释放，变成内存使用。也可以通过命令来手动释放这类内存。
echo 3 >proc/sys/vm/drop_caches
那么，在 Linxu 中，内存什么时候真的不够用了呢？就是 Swap 有值了，Swap 指的是硬盘上交换分区的使用大小。设计的目的就是当上面提到的 +buffers/cache 表示的可用内存都已使用完，新的读写请求过来后，会把内存中的部分数据写入磁盘，从而把磁盘的部分空间当作虚拟内存来使用。
那我们通常所说的内存泄漏又指的是什么呢？
内存泄漏一般指的是某个对象的引用丢失，无法再访问到该引用，但是该引用却依旧引用着某个对象，导致这个对象无法回收，最终导致内存溢出 OOM。简单而言，就是内存里的对象无法被引用，也无法被回收，一直占用着不释放，导致内存的可使用量减少。在面试过程中，如果没有特别说明，内存泄漏指的是 JVM 内存的泄露（JAVA 是当下企业的主流研发语言，所以一般情况下探讨的是这类问题，其他语言当然也存在，但是相对来说没那么严重，原因是其他语言都是直接使用物理内存，量比较大，而 JAVA 使用的是 JVM 内存，一般都只会设置在 2G 左右，过高会严重影响 GC 效率，导致服务不可用）。
那么，如何判断 JVM 是否存在泄露呢？目前主流的工具（Visualvm、jstack、Jprofiler 等）都会提供相对应的功能，在发生 GC 的时候，如果发现每次 GC 的量在不断地变小，且 GC 的频率越来越快，那么就有可能是内存泄露了。这个时候就需要去看看 JVM 里存放了哪些大对象。上面提到的工具都可以查看，具体的工具使用，可自行百度。
对于测试的同学，不管是专注于哪类测试，对于计算机的工作原理都需要有一定的了解，基础需要打牢固。
留几个小问题，供大家思考：
程序从编译到被 CPU 处理，会经过哪些步骤？
通过网络接口传输的数据，是直接被 CPU 处理，还是先到内存或者硬盘？
性能圈流行一句话叫一切问题皆 IO，是不是有道理的？原理是什么呢？
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