內存池到底爲咱們解決了什麼問題

      作服務器開發的相信多數都知道內存池，一個廣泛認識是內存池是爲了消除內存碎片而出現的，而就個人經驗來看，其實並非這樣。

      1.內存池主要做用是提升分配回收效率，由於每次new delete都要進入到內核，是一個效率相對較低的操做。

      2.系統中不用內存池，也不會產生大量的內存碎片

      本文主要分析講解第2點，爲何不會產生大量的內存碎片，提早回答標題，內存池就是爲了提升分配效率。

      要否認一個觀點，首先要知道這個觀點的造成緣由，那麼廣泛認爲的碎片的產生，是因爲大量的new/delete形成，系統new操做是找到最近的一個足夠大的連續空間分配出去，若是某個較小的內存被delete回收到系統，而以後發生的new操做須要更大尺寸的內存，因而較小的內存被棄用成爲所謂的內存碎片。

      以上觀點要想成立，須要一個前提，那就是程序中每次new出來的內存大小都不同，且delete比new少。

      這裏提出一個概念——有限對象需求

      所謂「有限對象需求」，是程序的一個通性，無論什麼程序，同一時刻須要的使用的對象數量與種類都是有限的。

      而支撐內存碎片出現的前提，就是一個「無限對象需求」的程序模型，是實際程序設計中是不存在的，因此說不使用內存池也不會形成大量內存碎片，爲何不是0碎片，碎片仍是會有，可是存在時間很是短，很快就會被從新吸取利用。

     

      舉個例子來看看有限對象需求下，內存碎片的瞬間產生，瞬間消失的過程

      假設你的程序中須要頻繁的經過new產生，而後delete的對象，尺寸從小到大依次存在a,b,c,d,e...等有限數量的類型。

      下面開始無數次new/delete的循環中，看看碎片到底去了哪裏。

       可能不很容易懂，先大體瀏覽下留個印象，下面我會經過簡明文字進行說明

       看以下new/delete序列爲

       new n次a 如下x次y對象表達爲x*y

       new m*b   與n個a相鄰

       delete m*a(m<n)  

       new x*c  產生(n-m)*a - q*c(0 <= q <= x)大小的碎片？前次delete空出的的連續內存，可能能夠容納q個c，剩餘部分紅爲碎片？

       大概幾秒後發生如下事件，內存碎片天然消失

       new y*d 與x-q個c相鄰

       delete (n-m)*a 全部的a被釋放

       delete m*b   全部的b被釋放

       new x*a   可能所有在一個連續區域，可能分紅2部分，1部分是(n-m)*a以前釋放的，一部分是（x-（n-m））*a

       delete   xx*c xx<x

       delete y*d

       new x*a

       delete (x-xx)*c    全部的c所有被釋放，以前產生的(n-m)*a - q*c(0 <= q <= x)大小的碎片從新恢復成(n-m)*a的連續區域

       new x*a 此x非前面的x，只是個代號，不要作大小等同，從新利用(n-m)*a的連續區域，碎片從新被利用

       好了，所謂的碎片消失了

       上面的過程演示了一個程序中（能夠是服務器也能夠是遊戲client），頻繁無序的new/delete操做過程當中，內存碎片產生又再在短期內消失的過程。

       核心原理就是

       碎片產生：n個大對象的new佔用了m個小對象所能使用的內存段，致使暫時的內存碎片出現

       碎片消失：n大對象的delete，n*大對象+碎片，從新恢復了m個小對象的大小，能夠從新被利用於小對象的new操做。

       這就是爲了避免用內存池也不會產生內存歲片的緣由，除非你的n個大對象永遠不delete纔會真的產生碎片，但那就不是內存碎片，而是內存泄露了，內存泄露不是內存池能解決的，即便使用內存池，結果也是致使內存池不斷變大，最終吃光內存。

       再來看看實際程序開發中的new/delete狀況是否符合上面的所說的「有限對象需求」這個特性

       1.無論什麼程序，須要new的對象的種類是有限，無限的話，一個對象一個class，你的程序代碼就永遠無法寫完了

       2.同一時刻須要使用的對象數量有限

                對象的需求來源於程序執行的任務的多少，而一個軟件系統中，同一時刻任務數量確定是有限的，前一匹任務執行完畢前，新的任務不會開始，不然系統就該被負荷壓跨了。

       以上只是理論分析，下面看程序驗證，只要驗證系統new是選擇最近的足夠大的連續空間。

int main(int argc, char* argv[])

{
    int *p = new int;     //斷點查看結果，在個人機器上p地址爲441830
    char *c = new char; //斷點查看結果，在個人機器上c地址爲441800
    int *q = new int;    //斷點查看結果，在個人機器上q地址爲4417d0
    delete p;
    delete c;
    c = new char;         //斷點查看結果，在個人機器上c地址爲441830，佔用了早前p獲得的內存塊，最近的足夠大的連續內存
    p = new int;           //斷點查看結果，在個人機器上p地址爲441800，佔用了c第一new時獲得的內存塊（第2塊內存）

    return 0;
}

      

       以上只是簡單測試代碼，有興趣的朋友能夠，本身編寫一些更復雜的好比帶循環的進行測試，歡迎共同研究討論

       最後若是你發現本身的程序中碎片不少，按照有限對象需求模型的原理——只有當對象沒有被delete時纔會致使碎片沒法恢復，就能夠知道必定是內存泄露了。