[项目][CMP][项目介绍及知识铺垫]详细讲解

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1.这个项目做的是什么？

• 实现一个高并发内存池，参考原型为Google的一个开源项目tcmalloc(Thread-Caching Malloc)
  • 即线程缓存的malloc，实现了高效的多线程内存管理，用于替代系统的内存分配相关的函数(malloc、free)
• 此项目是把tcmalloc最核心的框架简化后拿出来，模拟实现出一个自己的高并发内存池，以供学习
• tcmalloc源代码

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2.此项目涉及知识面

• C/C++、数据结构(链表、哈希桶)、操作系统内存管理、单例模式、多线程、互斥锁

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3.什么是内存池？

1.池化技术

• 程序先向系统申请过量的资源，然后自己管理，以备不时之需
• 之所以要申请过量的资源，是因为每次申请该资源都有较大的开销，不如提前申请好了，使用时就会变得非常方便快捷，大大提高程序运行效率
• 计算机中，很多使用"池"这种技术的地方，比如内存池、连接池、线程池、对象池等

2.内存池

• 内存池是指程序预先从操作系统申请一块足够大内存，此后，当程序中需要申请内存的时候，不是直接向操作系统申请，而是直接从内存池中获取
• 同理，当程序释放内存的时候，并不真正将内存返回给操作系统，而是返回内存池
• 当程序退出(或者特定时间)时，内存池才将之前申请的内存真正释放

3.内存池主要解决的问题

• 内存池主要解决效率问题，其次如果作为系统的内存分配器的角度，还需要解决一下内存碎片的问题

• 什么是内存碎片？(外碎片)

  • 如下图
  • 此时有384byte空间，但是因为要申请超过256byte的空间却申请不出来，因为这两块空间碎片化，不连续了
    

• 内存碎片

  • 外碎片
    • 一些空闲的连续内存区域太小，这些内存空间不连续，以至于合计的内存足够，但是不能满足一些的内存分配申请需求。
  • 内碎片
    • 由于一些对齐的需求，导致分配出去的空间中一些内存无法被利用

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4.理解malloc

• C/C++中要动态申请内存都是通过malloc去申请内存，但是我们实际不是直接去堆获取内存的，而malloc就是一个内存池

• malloc()相当于向操作系统"批发"了一块较大的内存空间，然后"零售"给程序用，当全部"售完"或程序有大量的内存需求时，再根据实际需求向操作系统"进货"

• malloc的实现方式有很多种，一般不同编译器平台用的都是不同的

  • 比如Windows的vs系列用的微软自己写的一套
  • Linux gcc用的glibc中的ptmalloc
    

• 一文了解，Linux内存管理，malloc、free 实现原理

• malloc()背后的实现原理 – 内存池

• malloc的底层实现(ptmalloc)