内存池到底为咱们解决了什么问题

      作服务器开发的相信多数都知道内存池，一个广泛认识是内存池是为了消除内存碎片而出现的，而就个人经验来看，其实并非这样。

      1.内存池主要做用是提升分配回收效率，由于每次new delete都要进入到内核，是一个效率相对较低的操做。

      2.系统中不用内存池，也不会产生大量的内存碎片

      本文主要分析讲解第2点，为何不会产生大量的内存碎片，提早回答标题，内存池就是为了提升分配效率。

      要否认一个观点，首先要知道这个观点的造成缘由，那么广泛认为的碎片的产生，是因为大量的new/delete形成，系统new操做是找到最近的一个足够大的连续空间分配出去，若是某个较小的内存被delete回收到系统，而以后发生的new操做须要更大尺寸的内存，因而较小的内存被弃用成为所谓的内存碎片。

      以上观点要想成立，须要一个前提，那就是程序中每次new出来的内存大小都不同，且delete比new少。

      这里提出一个概念——有限对象需求

      所谓“有限对象需求”，是程序的一个通性，无论什么程序，同一时刻须要的使用的对象数量与种类都是有限的。

      而支撑内存碎片出现的前提，就是一个“无限对象需求”的程序模型，是实际程序设计中是不存在的，因此说不使用内存池也不会形成大量内存碎片，为何不是0碎片，碎片仍是会有，可是存在时间很是短，很快就会被从新吸取利用。

     

      举个例子来看看有限对象需求下，内存碎片的瞬间产生，瞬间消失的过程

      假设你的程序中须要频繁的经过new产生，而后delete的对象，尺寸从小到大依次存在a,b,c,d,e...等有限数量的类型。

      下面开始无数次new/delete的循环中，看看碎片到底去了哪里。

       可能不很容易懂，先大体浏览下留个印象，下面我会经过简明文字进行说明

       看以下new/delete序列为

       new n次a 如下x次y对象表达为x*y

       new m*b   与n个a相邻

       delete m*a(m<n)  

       new x*c  产生(n-m)*a - q*c(0 <= q <= x)大小的碎片？前次delete空出的的连续内存，可能能够容纳q个c，剩余部分红为碎片？

       大概几秒后发生如下事件，内存碎片天然消失

       new y*d 与x-q个c相邻

       delete (n-m)*a 全部的a被释放

       delete m*b   全部的b被释放

       new x*a   可能所有在一个连续区域，可能分红2部分，1部分是(n-m)*a以前释放的，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所有被释放，以前产生的(n-m)*a - q*c(0 <= q <= x)大小的碎片从新恢复成(n-m)*a的连续区域

       new x*a 此x非前面的x，只是个代号，不要作大小等同，从新利用(n-m)*a的连续区域，碎片从新被利用

       好了，所谓的碎片消失了

       上面的过程演示了一个程序中（能够是服务器也能够是游戏client），频繁无序的new/delete操做过程当中，内存碎片产生又再在短期内消失的过程。

       核心原理就是

       碎片产生：n个大对象的new占用了m个小对象所能使用的内存段，致使暂时的内存碎片出现

       碎片消失：n大对象的delete，n*大对象+碎片，从新恢复了m个小对象的大小，能够从新被利用于小对象的new操做。

       这就是为了避免用内存池也不会产生内存岁片的缘由，除非你的n个大对象永远不delete才会真的产生碎片，但那就不是内存碎片，而是内存泄露了，内存泄露不是内存池能解决的，即便使用内存池，结果也是致使内存池不断变大，最终吃光内存。

       再来看看实际程序开发中的new/delete状况是否符合上面的所说的“有限对象需求”这个特性

       1.无论什么程序，须要new的对象的种类是有限，无限的话，一个对象一个class，你的程序代码就永远无法写完了

       2.同一时刻须要使用的对象数量有限

                对象的需求来源于程序执行的任务的多少，而一个软件系统中，同一时刻任务数量确定是有限的，前一匹任务执行完毕前，新的任务不会开始，不然系统就该被负荷压跨了。

       以上只是理论分析，下面看程序验证，只要验证系统new是选择最近的足够大的连续空间。

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

{
    int *p = new int;     //断点查看结果，在个人机器上p地址为441830
    char *c = new char; //断点查看结果，在个人机器上c地址为441800
    int *q = new int;    //断点查看结果，在个人机器上q地址为4417d0
    delete p;
    delete c;
    c = new char;         //断点查看结果，在个人机器上c地址为441830，占用了早前p获得的内存块，最近的足够大的连续内存
    p = new int;           //断点查看结果，在个人机器上p地址为441800，占用了c第一new时获得的内存块（第2块内存）

    return 0;
}

      

       以上只是简单测试代码，有兴趣的朋友能够，本身编写一些更复杂的好比带循环的进行测试，欢迎共同研究讨论

       最后若是你发现本身的程序中碎片不少，按照有限对象需求模型的原理——只有当对象没有被delete时才会致使碎片没法恢复，就能够知道必定是内存泄露了。