转载于:https://blog.csdn.net/youaremoon/article/details/47984409
前面我们讲过了负责内存分配的类PoolChunk,它最小的分配单位为page, 而默认的page size为8K。在实际的应用中,会存在很多小块内存的分配,如果小块内存也占用一个page明显很浪费,针对这种情况,可以将8K的page拆成更小的块,这已经超出chunk的管理范围了,这个时候就出现了PoolSubpage, 其实PoolSubpage做的事情和PoolChunk做的事情类似,只是PoolSubpage管理的是更小的一段内存。
如上图,PoolSubpage将chunk中的一个page再次划分,分成相同大小的N份,这里暂且叫Element,通过对每一个Element的标记与清理标记来进行内存的分配与释放。
- final class PoolSubpage<T> {
- private final int memoryMapIdx; // 当前page在chunk中的id
- private final int runOffset; // 当前page在chunk.memory的偏移量
- private final int pageSize; // page大小
- private final long[] bitmap; // 这个bitmap的实现和BitSet相同,通过对每一个二进制位的标记来修改一段内存的占用状态
- PoolSubpage<T> prev; // 前一个节点,这里要配合PoolArena看,后面再说
- PoolSubpage<T> next;
- boolean doNotDestroy; // 表示该page在使用中,不能被清除
- int elemSize; // 该page切分后每一段的大小
- private int maxNumElems; // 该page包含的段数量
- private int bitmapLength; // bitmap需要用到的长度
- private int nextAvail; // 下一个可用的位置
- private int numAvail; // 可用的段数量
- PoolSubpage(PoolChunk<T> chunk, int memoryMapIdx, int runOffset, int pageSize, int elemSize) {
- this.chunk = chunk;
- this.memoryMapIdx = memoryMapIdx;
- this.runOffset = runOffset;
- this.pageSize = pageSize;
- // 这里为什么是16,64两个数字呢,elemSize是经过normCapacity处理的数字,最小值为16;
- // 所以一个page最多可能被分成pageSize/16段内存,而一个long可以表示64个内存段的状态;
- // 因此最多需要pageSize/16/64个元素就能保证所有段的状态都可以管理
- bitmap = new long[pageSize >>> 10]; // pageSize / 16 / 64
- init(elemSize);
- }
- // 这个方法有两种情况下会调用
- // 1、类初始化时
- // 2、整个subpage被回收后重新分配
- void init(int elemSize) {
- doNotDestroy = true;
- this.elemSize = elemSize;
- if (elemSize != 0) {
- maxNumElems = numAvail = pageSize / elemSize;
- nextAvail = 0;
- bitmapLength = maxNumElems >>> 6;
- if ((maxNumElems & 63) != 0) {
- bitmapLength ++;
- }
- // 用来表示段状态的值全部需要被清零
- for (int i = 0; i < bitmapLength; i ++) {
- bitmap[i] = 0;
- }
- }
- addToPool();
- }
- // chunk在分配page时,如果是8K以下的段则交给subpage管理,然而chunk并没有将subpage暴露给外部,subpage只好自谋生路,
- // 在初始化或重新分配时将自己加入到chunk.arena的pool中,通过arena进行后续的管理(包括复用subpage上的其他element,arena目前还没讲到,后面会再提到)
- private void addToPool() {
- PoolSubpage<T> head = chunk.arena.findSubpagePoolHead(elemSize);
- assert prev == null && next == null;
- prev = head;
- next = head.next;
- next.prev = this;
- head.next = this;
- }
- // 分配一个可用的element并标记
- long allocate() {
- if (elemSize == 0) {
- return toHandle(0);
- }
- // 没有可用的内存或者已经被销毁
- if (numAvail == 0 || !doNotDestroy) {
- return -1;
- }
- // 找到当前page中分配的段的index
- final int bitmapIdx = getNextAvail();
- // 算出对应index的标志位在数组中的位置q
- int q = bitmapIdx >>> 6;
- // 将>=64的那一部分二进制抹掉得到一个小于64的数
- int r = bitmapIdx & 63;
- assert (bitmap[q] >>> r & 1) == 0;
- // 对应位置值设置为1表示当前element已经被分配, 这几句看起来很郁闷,转换成我们常见的BitSet,其实就是bitSet.set(q, true)
- bitmap[q] |= 1L << r;
- // 如果当前page没有可用的内存则从arena的pool中移除
- if (-- numAvail == 0) {
- removeFromPool();
- }
- return toHandle(bitmapIdx);
- }
- // 释放指定element
- boolean free(int bitmapIdx) {
- if (elemSize == 0) {
- return true;
- }
- // 下面这几句转换成我们常见的BitSet,其实就是bitSet.set(q, false)
- int q = bitmapIdx >>> 6;
- int r = bitmapIdx & 63;
- assert (bitmap[q] >>> r & 1) != 0;
- bitmap[q] ^= 1L << r;
- // 将这个index设置为可用, 下次分配时会直接分配这个位置的内存
- setNextAvail(bitmapIdx);
- // numAvail=0说明之前已经从arena的pool中移除了,现在变回可用,则再次交给arena管理
- if (numAvail ++ == 0) {
- addToPool();
- return true;
- }
- if (numAvail != maxNumElems) {
- return true;
- } else {
- // 注意这里的特殊处理,如果arena的pool中没有可用的subpage,则保留,否则将其从pool中移除。
- // 这样尽可能的保证arena分配小内存时能直接从pool中取,而不用再到chunk中去获取。
- // Subpage not in use (numAvail == maxNumElems)
- if (prev == next) {
- // Do not remove if this subpage is the only one left in the pool.
- return true;
- }
- // Remove this subpage from the pool if there are other subpages left in the pool.
- doNotDestroy = false;
- removeFromPool();
- return false;
- }
- }
- private int getNextAvail() {
- // nextAvail>=0时,表示明确的知道这个element未被分配,此时直接返回就可以了
- // >=0 有两种情况:1、刚初始化;2、有element被释放且还未被分配
- // 每次分配完成nextAvail就被置为-1,因为这个时候除非计算一次,否则无法知道下一个可用位置在哪
- int nextAvail = this.nextAvail;
- if (nextAvail >= 0) {
- this.nextAvail = -1;
- return nextAvail;
- }
- return findNextAvail();
- }
- private int findNextAvail() {
- // 没有明确的可用位置时则挨个查找
- final long[] bitmap = this.bitmap;
- final int bitmapLength = this.bitmapLength;
- for (int i = 0; i < bitmapLength; i ++) {
- long bits = bitmap[i];
- // 说明这个位置段中还有可以分配的element
- if (~bits != 0) {
- return findNextAvail0(i, bits);
- }
- }
- return -1;
- }
- private int findNextAvail0(int i, long bits) {
- final int maxNumElems = this.maxNumElems;
- final int baseVal = i << 6;
- for (int j = 0; j < 64; j ++) {
- // 如果该位置的值为0,表示还未分配
- if ((bits & 1) == 0) {
- int val = baseVal | j;
- if (val < maxNumElems) {
- return val;
- } else {
- break;
- }
- }
- bits >>>= 1;
- }
- return -1;
- }
1、 chunk管理着一段大小为64M(默认情况下)的内存,如果超过64M应该如何处理,是不是需要一个类来管理多个chunk? 前面提到的arena是这个管理类吗?(虽然前面确实是有chunk.arena可以供我们大胆猜测)
2、Poolsubpage将自己交给arena管理,但subpage的element size存在很多可能的值,且其内部可能会被瓜分得七零八落的,arena是如何高效的处理,使其可以更快的定位到可分配足够内存的subpage的?