### 內存池的作用： 直接使用系統調用malloc會有如下弊端： - 頻繁分配內存時會產生大量內存碎片 - 頻繁分配內存增加系統調用開銷 - 容易造成內存泄漏 > 內存池是預先申請一定數量的，大小相等的內存塊作為預備使用；當需要時向內存池分出一部分內存，若內存塊不夠使用時再向系統申請新的內存塊，下面就swoole的swMemoryGlobal內存池作為分析例子 ### swoole swMemoryPool 數據結構設計 swMemoryGlobal是swoole內存池實現一種方式，學習內存池主要是要掌握其數據結構的設計，memoryGlobal實現如下： ```c // src/memory/MemoryGlobal.c typedef struct _swMemoryPool { void *object; // 指向swMemoryGlobal指針 void* (*alloc)(struct _swMemoryPool *pool, uint32_t size); // 分配內存函數指針 void (*free)(struct _swMemoryPool *pool, void *ptr); // 是否內存函數指針 void (*destroy)(struct _swMemoryPool *pool); // 銷毀內存函數指針 } swMemoryPool; typedef struct _swMemoryGlobal { uint8_t shared; uint32_t pagesize; // 指定每個swMemoryGlobal_page需要申請內存大小 swLock lock; // 互斥鎖 swMemoryGlobal_page *root_page; // 指向第一個swMemoryGlobal_page指針，有頭指針可以銷毀內存池 swMemoryGlobal_page *current_page; // 指向當前swMemoryGlobal_page指針 uint32_t current_offset; } swMemoryGlobal; typedef struct _swMemoryGlobal_page { struct _swMemoryGlobal_page *next; // 指向下一個節點 char memory[0]; // 這是一個柔性數組，用于記錄申請內存后的內存地址 } swMemoryGlobal_page; ``` 這三者之間的關系如下：  ### swMemoryPool swMemoryPool可以看做是一個類，它提過了alloc,free,destory方法，以及object屬性，object實際上是指向swMemoryGlobal的指針，而alloc,free,destory 則是對object操作，即通過alloc,free,destory操作swMemoryGlobal上的內容，例如： ```c // src/core/base.c //init global shared memory SwooleG.memory_pool = swMemoryGlobal_new(SW_GLOBAL_MEMORY_PAGESIZE, 1); SwooleGS = SwooleG.memory_pool->alloc(SwooleG.memory_pool, sizeof(SwooleGS_t)); ``` 以上代碼是分配sizeof(SwooleGS_t)大小內存 ### swMemoryGlobal swMemoryGlobal維護著一個鏈表，每個節點即swMemoryGlobal_page，root_page指向第一個節點，current_page指向當前節點，pagesize指為一個節點申請 內存大小，current_offset則表示一個節點已被使用內存 ### swMemoryGlobal_page swoole根據swMemoryGlobal.pagesize申請指定大小的內存，如下： ```c // src/memory/MemoryGlobal.c swMemoryGlobal_page *page = swMemoryGlobal_new_page(&gm); ``` 上面說過swMemoryGlobal_page是一個鏈表節點，這里需要說明的是第一個節點，第一個節點的current_offset為sizeof(swMemoryGlobal) + sizeof(swMemoryPool); 而并非為0；如下代碼，當為第一個swMemoryGlobal_page申請內存后，立馬就為swMemoryPool和swMemoryGlobal分配內存 ```c // src/memory/MemoryGlobal.c gm.pagesize = pagesize; // 系統申請一個pagesize大小內存 swMemoryGlobal_page *page = swMemoryGlobal_new_page(&gm); if (page == NULL) { return NULL; } if (swMutex_create(&gm.lock, shared) < 0) { return NULL; } gm.root_page = page; // page->memory為空閑內存 gm_ptr = (swMemoryGlobal *) page->memory; gm.current_offset += sizeof(swMemoryGlobal); // swMemoryPool指向空閑內存偏移地址，占用sizeof(swMemoryPool)內存 swMemoryPool *allocator = (swMemoryPool *) (page->memory + gm.current_offset); gm.current_offset += sizeof(swMemoryPool); allocator->object = gm_ptr; allocator->alloc = swMemoryGlobal_alloc; allocator->destroy = swMemoryGlobal_destroy; allocator->free = swMemoryGlobal_free; // 將gm寫入到gm_ptr，即空閑內存前sizeof(gm)用于swMemoryGlobal memcpy(gm_ptr, &gm, sizeof(gm)); ``` ### 分配內存 分配內存由swMemoryGlobal_alloc方法執行；該方法為swMemoryPool一個函數指針，如下 ```c allocator->alloc = swMemoryGlobal_alloc; // 分配方法 ``` ```c // src/core/base.c //init global shared memory SwooleG.memory_pool = swMemoryGlobal_new(SW_GLOBAL_MEMORY_PAGESIZE, 1); SwooleGS = SwooleG.memory_pool->alloc(SwooleG.memory_pool, sizeof(SwooleGS_t)); // src/memory/MemoryGlobal.c static void *swMemoryGlobal_alloc(swMemoryPool *pool, uint32_t size) { swMemoryGlobal *gm = pool->object; gm->lock.lock(&gm->lock); if (size > gm->pagesize - sizeof(swMemoryGlobal_page)) // sizeof(swMemoryGlobal_page)為swMemoryGlobal_page類型的指針大小 { swWarn("failed to alloc %d bytes, exceed the maximum size[%d].", size, gm->pagesize - (int) sizeof(swMemoryGlobal_page)); gm->lock.unlock(&gm->lock); return NULL; } // 如果一個節點不夠分配內存，則重新申請一個新節點，并設置當前節點current_page為新節點 if (gm->current_offset + size > gm->pagesize - sizeof(swMemoryGlobal_page)) { swMemoryGlobal_page *page = swMemoryGlobal_new_page(gm); if (page == NULL) { swWarn("swMemoryGlobal_alloc alloc memory error."); gm->lock.unlock(&gm->lock); return NULL; } gm->current_page = page; } void *mem = gm->current_page->memory + gm->current_offset; gm->current_offset += size; gm->lock.unlock(&gm->lock); // 結果返回空閑內存的偏移地址 return mem; } ``` ### 柔性數組 柔性數組（0長度數組）作用： 為了滿足需要變長度的結構體（結構體是可變長的） - 數組名不占用空間，分配的內存是連續的 - 不會像定長數組一樣浪費空間 - 不會像指針一樣需要分別分配內存，分別釋放內存 定長數組使用方便, 但是卻浪費空間, 指針形式只多使用了一個指針的空間, 不會造成 [柔性數組參考](http://www.360doc.com/content/17/1119/10/9200790_705214752.shtml)