内存池优势:

  1. 效率高,频繁的new和delete效率低下
  2. 减少内存碎片,反复向系统申请和释放内存会产生大量内存碎片
  3. 防止内存泄露

内存池设计思路:

内存池可以根据实际需要,设计成不同的样子。下面是针对网络中数据传输设计的一个内存池。

内存池:在初始状态获取的堆区一大块内存。

内存页:根据需要,将内存池划分成若干内存页,进行管理。

内存块:内存页内的内存最小单元,用于直接传递给申请者使用。

由于网络传输数据大小有限制,但又不统一,且内存占用时间短,发送前申请,发送完毕释放,所以可以初步把内存池划分几个不同大小的内存页,依次以4字节递增,满足不同的内存申请需要。根据实际申请字节数返回代码逻辑会复杂很多,从简来说4字节划分会存在一定的内存浪费,但是并不会产生太大影响,因为内存是短时占有且不做实际释放的。

设计逻辑图:

代码设计:

依据需求,初步可以设计出三个类,分别用于管理内存池、内存页和内存块。相互以聚合或组合方式进行关联。

下面是实现代码:

memorypool.h

 //=============================================================================
/*
* File: DMMemoryPool.h
*
* Author: bing
*
* Date: 2016-08-12
*
* Version: v2.0
*
* Github/Mail: https://github.com/binchen-china <563853086@qq.com>
*
* Note:
*/
//============================================================================= #pragma once /*
*-------------------*
| |
| | *----------* *----------*
| memorypool |------->|memorypage|------->|memorypage|-------> ... + sizeof(DM_UINT) = 4 byte
| | |----------| |----------|
| | | | | |
*-------------------* | | | |
| 8 - byte | | 12 - byte|
*--------------* | | | |
| | | | | |
| block |<------- | | | |
| | | | | |
*--------------* *----------* *----------*
*/
#include "DMaker.h" class DMMemoryPage;
class DMMemoryBlock; class DMMemoryPool
{
friend class DMMemoryBlock;
public:
static DMMemoryPool* instance(); DMMemoryPool(); DM_UINT init_memory_pool(DM_UINT size); template<typename T>
T** require(T** src,DM_UINT size); template<typename T>
void release(T** block, DM_UINT size); private:
void init_page(); DM_CHAR** alloc_memory(DM_UINT size); private:
DM_UINT _size;
DM_UINT _unused;
DM_CHAR** _head;
DM_CHAR** _free;
vector<DMMemoryPage*> _page;
static DMMemoryPool* _instance;
static ACE_Thread_Mutex _lock;
ACE_Thread_Mutex _mutex_lock;
}; class DMMemoryPage
{
public:
DMMemoryPage(); void set_block_size(DM_UINT size); DM_UINT get_block_size(); DM_CHAR** require(); void release(DM_CHAR** block); private:
DM_UINT _block_size;
vector<DMMemoryBlock*> _block;
}; class DMMemoryBlock
{
public:
DMMemoryBlock(); DM_CHAR** require(DM_UINT size); DM_BOOL release(DM_CHAR** block); DM_BOOL get_block_state(); private:
void make_block(DM_UINT size); private:
DM_BOOL _used;
DM_CHAR** _block;
}; #include "DMMemoryPool.inl" #define DM_NEW(SRC,LENGTH) DMMemoryPool::instance()->require(&SRC,LENGTH)
#define DM_DELETE(SRC,LENGTH) DMMemoryPool::instance()->release(&SRC,LENGTH)

memorypool.cpp

 #include "DMMemoryPool.h"
#include "malloc.h"
DMMemoryPool* DMMemoryPool::_instance = nullptr;
ACE_Thread_Mutex DMMemoryPool::_lock; DMMemoryPool* DMMemoryPool::instance()
{
_lock.acquire();
if (nullptr == _instance)
{
_instance = new DMMemoryPool();
}
_lock.release();
return _instance;
} DMMemoryPool::DMMemoryPool():_size(),_unused(),_head(nullptr),_free(nullptr)
{
DM_INT mem_size = DMJsonCfg::instance()->GetItemInt("service_info", "memory_pool_size");
init_memory_pool(mem_size);
} DM_UINT DMMemoryPool::init_memory_pool(DM_UINT size)
{
_head = reinterpret_cast<DM_CHAR**>(new DM_CHAR);
_free = reinterpret_cast<DM_CHAR**>(new DM_CHAR);
_size = size;
_unused = size; *_head = reinterpret_cast<DM_CHAR*>(new DM_CHAR[size]);
*_free = *_head; memset(*_head,,size);
init_page();
DM_TRACE("init memory");
return ;
} void DMMemoryPool::init_page()
{
//8 byte -> 32 byte
DMMemoryPage* pPage_info; pPage_info = new DMMemoryPage;
pPage_info->set_block_size();
_page.push_back(pPage_info); pPage_info = new DMMemoryPage;
pPage_info->set_block_size();
_page.push_back(pPage_info); pPage_info = new DMMemoryPage;
pPage_info->set_block_size();
_page.push_back(pPage_info); pPage_info = new DMMemoryPage;
pPage_info->set_block_size();
_page.push_back(pPage_info);
} DM_CHAR** DMMemoryPool::alloc_memory(DM_UINT size)
{
if (_unused < size)
{
DM_LOG(DM_ERROR,"memory pool have not enough free block\n");
return nullptr;
} _unused += size;
*_free = *_free + size; return _free;
} DMMemoryPage::DMMemoryPage():_block_size()
{
_block.push_back(new DMMemoryBlock());
} void DMMemoryPage::set_block_size(DM_UINT size)
{
_block_size = size;
} DM_UINT DMMemoryPage::get_block_size()
{
return _block_size;
} DM_CHAR** DMMemoryPage::require()
{
vector<DMMemoryBlock*>::iterator it = _block.begin();
for (; it != _block.end(); ++it)
{
if (!((*it)->get_block_state()))
{
return (*it)->require(_block_size);
}
} DMMemoryBlock* p = new DMMemoryBlock();
_block.push_back(p);
return p->require(_block_size);
} void DMMemoryPage::release(DM_CHAR** block)
{
vector<DMMemoryBlock*>::iterator it = _block.begin();
for (; it != _block.end(); ++it)
{
if ((*it)->get_block_state())
{
if ((*it)->release(block))
{
break;
}
}
}
} DMMemoryBlock::DMMemoryBlock():_used(FALSE),_block(nullptr)
{ } void DMMemoryBlock::make_block(DM_UINT size)
{
_block = DMMemoryPool::instance()->alloc_memory(size);
} DM_CHAR** DMMemoryBlock::require(DM_UINT size)
{
if (nullptr == _block)
{
make_block(size); if (nullptr == _block)
{
DM_LOG(DM_ERROR,"make new block failure!\n");
return nullptr;
}
} memset(*_block,,size);
_used = TRUE; return _block;
} DM_BOOL DMMemoryBlock::release(DM_CHAR** block)
{
if (*_block != *block)
{
return FALSE;
} _used = FALSE; return TRUE;
} DM_BOOL DMMemoryBlock::get_block_state()
{
return _used;
}

更多技术信息请关注github:https://github.com/binchen-china

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