### 内存池的作用： 直接使用系统调用malloc会有如下弊端： - 频繁分配内存时会产生大量内存碎片 - 频繁分配内存增加系统调用开销 - 容易造成内存泄漏 > 内存池是预先申请一定数量的，大小相等的内存块作为预备使用；当需要时向内存池分出一部分内存，若内存块不够使用时再向系统申请新的内存块，下面就swoole的swMemoryGlobal内存池作为分析例子 ### swoole swMemoryPool 数据结构设计 swMemoryGlobal是swoole内存池实现一种方式，学习内存池主要是要掌握其数据结构的设计，memoryGlobal实现如下： ```c // src/memory/MemoryGlobal.c typedef struct _swMemoryPool { void *object; // 指向swMemoryGlobal指针 void* (*alloc)(struct _swMemoryPool *pool, uint32_t size); // 分配内存函数指针 void (*free)(struct _swMemoryPool *pool, void *ptr); // 是否内存函数指针 void (*destroy)(struct _swMemoryPool *pool); // 销毁内存函数指针 } swMemoryPool; typedef struct _swMemoryGlobal { uint8_t shared; uint32_t pagesize; // 指定每个swMemoryGlobal_page需要申请内存大小 swLock lock; // 互斥锁 swMemoryGlobal_page *root_page; // 指向第一个swMemoryGlobal_page指针，有头指针可以销毁内存池 swMemoryGlobal_page *current_page; // 指向当前swMemoryGlobal_page指针 uint32_t current_offset; } swMemoryGlobal; typedef struct _swMemoryGlobal_page { struct _swMemoryGlobal_page *next; // 指向下一个节点 char memory[0]; // 这是一个柔性数组，用于记录申请内存后的内存地址 } swMemoryGlobal_page; ``` 这三者之间的关系如下：  ### swMemoryPool swMemoryPool可以看做是一个类，它提过了alloc,free,destory方法，以及object属性，object实际上是指向swMemoryGlobal的指针，而alloc,free,destory 则是对object操作，即通过alloc,free,destory操作swMemoryGlobal上的内容，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)); ``` 以上代码是分配sizeof(SwooleGS_t)大小内存 ### swMemoryGlobal swMemoryGlobal维护着一个链表，每个节点即swMemoryGlobal_page，root_page指向第一个节点，current_page指向当前节点，pagesize指为一个节点申请 内存大小，current_offset则表示一个节点已被使用内存 ### swMemoryGlobal_page swoole根据swMemoryGlobal.pagesize申请指定大小的内存，如下： ```c // src/memory/MemoryGlobal.c swMemoryGlobal_page *page = swMemoryGlobal_new_page(&gm); ``` 上面说过swMemoryGlobal_page是一个链表节点，这里需要说明的是第一个节点，第一个节点的current_offset为sizeof(swMemoryGlobal) + sizeof(swMemoryPool); 而并非为0；如下代码，当为第一个swMemoryGlobal_page申请内存后，立马就为swMemoryPool和swMemoryGlobal分配内存 ```c // src/memory/MemoryGlobal.c gm.pagesize = pagesize; // 系统申请一个pagesize大小内存 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为空闲内存 gm_ptr = (swMemoryGlobal *) page->memory; gm.current_offset += sizeof(swMemoryGlobal); // swMemoryPool指向空闲内存偏移地址，占用sizeof(swMemoryPool)内存 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; // 将gm写入到gm_ptr，即空闲内存前sizeof(gm)用于swMemoryGlobal memcpy(gm_ptr, &gm, sizeof(gm)); ``` ### 分配内存 分配内存由swMemoryGlobal_alloc方法执行；该方法为swMemoryPool一个函数指针，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)为swMemoryGlobal_page类型的指针大小 { 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; } // 如果一个节点不够分配内存，则重新申请一个新节点，并设置当前节点current_page为新节点 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); // 结果返回空闲内存的偏移地址 return mem; } ``` ### 柔性数组 柔性数组（0长度数组）作用： 为了满足需要变长度的结构体（结构体是可变长的） - 数组名不占用空间，分配的内存是连续的 - 不会像定长数组一样浪费空间 - 不会像指针一样需要分别分配内存，分别释放内存 定长数组使用方便, 但是却浪费空间, 指针形式只多使用了一个指针的空间, 不会造成 [柔性数组参考](http://www.360doc.com/content/17/1119/10/9200790_705214752.shtml)