tcmalloc（高并发内存池）简化版讲解-项目

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已于 2023-10-10 08:49:58 修改

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于 2023-10-10 01:06:08 首次发布

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核心图

内存池是什么

内存池(Memory Pool) 是一种动态内存分配与管理技术。通常情况下，程序员习惯直接使用 new、delete、malloc、free 等API申请分配和释放内存，这样导致的后果是：当程序长时间运行时，由于所申请内存块的大小不定，频繁使用时会造成大量的内存碎片从而降低程序和操作系统的性能。内存池则是在真正使用内存之前，先申请分配一大块内存(内存池)留作备用，当程序员申请内存时，从池中取出一块动态分配，当程序员释放内存时，将释放的内存再放入池内，再次申请池可以再取出来使用，并尽量与周边的空闲内存块合并。若内存池不够时，则自动扩大内存池，从操作系统中申请更大的内存池。

为什么需要内存池

一、申请效率的问题

频繁的进入内核态申请内存是不明智的，申请效率大大降低。

例如：我们上学家里给生活费一样，假设一学期的生活费是6000块。

方式1：开学时6000块直接给你，自己保管，自己分配如何花。

方式2：每次要花钱时，联系父母，父母转钱。

同样是6000块钱，第一种方式的效率肯定更高，因为第二种方式跟父母的沟通交互成本太高了。

对堆申请内存也是同样的道理，

二、内存碎片化

碎片化问题非常头痛，在没有内存池的状态下，假设系统依次分配了16byte、8byte、16byte、4byte，还剩余8byte未分配。这时要分配一个 24byte的空间，操作系统回收了一个上面的两个16byte，总的剩余空间有40byte，但是却不能分配出一个连续24byte的空间，这就是内存碎片问题。

高并发内存池的优势

这里先告诉大家，malloc其实就是一个内存池，他解决了碎片化和效率的问题，在日常的所有是没有问题的，但是在多线程的情况下，malloc函数是一个多线程不安全函数，我们如果在多线程使用malloc就需要每次使用的时候都需要加锁操作，这是十分影响多线程进程的效率。

高并发内存池使用插件

对象池

先理解以下对象内存池，这属于tcmalloc的一个组件，承担管理对象内存申请的对象，不论什么对象，对象池都向系统申请同页大小的内存块，在对象销毁的时候，利用对应对象池回收，并不归还系统中。

对象池的工作流程是，先查看自由链表_freeList查看是否有空闲的内存块，如果有，头删一块给与申请的对象使用。

向上对齐

因为申请的内存不会固定大小，有可能申请1~42亿字节，难道我们需要开这么多个hash映射位吗？这是不切实际的想法，所以当我们申请内存的时候，需要的字节与实际得到的字节是不一样的，比如申请6个字节大小的内存，会得到一个8字节大小的内存块，虽然会浪费2个字节大小，但这是为了效率不得不浪费的内碎片内存问题，无关痛痒，因为在后续为了向上对齐的情况下，最多浪费10%的内碎片字节，让我们看看任何做到的。