1 原理
應(yīng)用層的內(nèi)存分配最終是委托給PoolArena實現(xiàn)瞧预。先看下PoolArena的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
poolArena提供了兩種方式進行內(nèi)存分配：
- PoolSubpage用于分配小于8k的內(nèi)存沿腰；
tinySubpagePools：用于分配小于512字節(jié)的內(nèi)存，默認長度為32伐坏，因為內(nèi)存分配最小為16逝慧，每次增加16截驮，直到512婆瓜，區(qū)間[16快集，512)一共有32個不同值；
smallSubpagePools：用于分配大于等于512字節(jié)的內(nèi)存廉白，默認長度為4个初；
tinySubpagePools和smallSubpagePools中的元素都是默認subpage。
- poolChunkList用于分配大于8k的內(nèi)存猴蹂；
qInit：存儲內(nèi)存利用率0-25%的chunk
q000：存儲內(nèi)存利用率1-50%的chunk
q025：存儲內(nèi)存利用率25-75%的chunk
q050：存儲內(nèi)存利用率50-100%的chunk
q075：存儲內(nèi)存利用率75-100%的chunk
q100：存儲內(nèi)存利用率100%的chunk
各chunkList連接如下：
按照內(nèi)存的使用率來取名的院溺，如qInit代表一個chunk最開始分配后會進入它，隨著其使用率增大會逐漸從q000到q100磅轻，而隨著內(nèi)存釋放覆获，使用率減小，它又會慢慢的從q100到q00,最終這個chunk上的所有內(nèi)存釋放后瓢省，整個chunk被回收。
接下來看下PoolArena如何進行內(nèi)存分配痊班，如下勤婚。
如果是分配小內(nèi)存，則嘗試從tinySubpagePools或smallSubpagePools中分配內(nèi)存涤伐，如果沒有合適subpage馒胆，則采用方法allocateNormal分配內(nèi)存缨称。
如果分配一個page以上的內(nèi)存，直接采用方法allocateNormal分配內(nèi)存祝迂。
默認都是先嘗試從poolThreadCache中分配內(nèi)存睦尽，PoolThreadCache利用ThreadLocal的特性，消除了多線程競爭型雳，提高內(nèi)存分配效率当凡；首次分配時，poolThreadCache中并沒有可用內(nèi)存進行分配纠俭，當上一次分配的內(nèi)存使用完并釋放時沿量，會將其加入到poolThreadCache中，提供該線程下次申請時使用冤荆。
內(nèi)存池內(nèi)存分配流程：
1朴则、ByteBufAllocator 準備申請一塊內(nèi)存；
2钓简、嘗試從PoolThreadCache中獲取可用內(nèi)存乌妒，如果成功則完成此次分配，否則繼續(xù)往下走外邓，注意后面的內(nèi)存分配都會加鎖撤蚊；
3、如果是小塊（可配置該值）內(nèi)存分配坐榆，則嘗試從PoolArena中緩存的PoolSubpage中獲取內(nèi)存拴魄，如果成功則完成此次分配；
4席镀、如果是普通大小的內(nèi)存分配匹中，則從PoolChunkList中查找可用PoolChunk并進行內(nèi)存分配，如果沒有可用的PoolChunk則創(chuàng)建一個并加入到PoolChunkList中豪诲，完成此次內(nèi)存分配顶捷；
5、如果是大塊（大于一個chunk的大惺豪椤）內(nèi)存分配服赎，則直接分配內(nèi)存而不用內(nèi)存池的方式；
6交播、內(nèi)存使用完成后進行釋放重虑，釋放的時候首先判斷是否和分配的時候是同一個線程，如果是則嘗試將其放入PoolThreadCache秦士，這塊內(nèi)存將會在下一次同一個線程申請內(nèi)存時使用缺厉，即前面的步驟2；
7、如果不是同一個線程提针，則回收至chunk中命爬，此時chunk中的內(nèi)存使用率會發(fā)生變化，可能導(dǎo)致該chunk在不同的PoolChunkList中移動辐脖，或者整個chunk回收（chunk在q000上饲宛，且其分配的所有內(nèi)存被釋放）；同時如果釋放的是小塊內(nèi)存（與步驟3中描述的內(nèi)存相同）嗜价，會嘗試將小塊內(nèi)存前置到PoolArena中艇抠，這里操作成功了，步驟3的操作中才可能成功炭剪。
allocateNormal實現(xiàn)如下：
第一次進行內(nèi)存分配時练链，chunkList沒有chunk可以分配內(nèi)存，需通過方法newChunk新建一個chunk進行內(nèi)存分配奴拦，并添加到qInit列表中媒鼓。如果分配如512字節(jié)的小內(nèi)存，除了創(chuàng)建chunk错妖，還有創(chuàng)建subpage绿鸣，PoolSubpage在初始化之后，會添加到smallSubpagePools中暂氯，其實并不是直接插入到數(shù)組潮模，而是添加到head的next節(jié)點。下次再有分配512字節(jié)的需求時痴施，直接從smallSubpagePools獲取對應(yīng)的subpage進行分配擎厢。
這里為什么不是從較低的q000開始呢，我們知道一個chunk隨著內(nèi)存的不停釋放辣吃，它本身會不停的往其所在的chunk list的prev list移動动遭，直到其完全釋放后被回收。 如果這里是從q000開始嘗試分配神得，雖然分配的速度可能更快了（因為分配成功的幾率更大）厘惦，但一個chunk在使用率為25%以內(nèi)時有更大幾率再分配，也就是一個chunk被回收的幾率大大降低了哩簿。這樣就帶來了一個問題宵蕉，我們的應(yīng)用在實際運行過程中會存在一個訪問高峰期，這個時候內(nèi)存的占用量會是平時的幾倍节榜，因此會多分配幾倍的chunk出來羡玛，而等高峰期過去以后，由于chunk被回收的幾率降低宗苍，內(nèi)存回收的進度就會很慢（因為沒被完全釋放稼稿，所以無法回收）亿遂，內(nèi)存就存在很大的浪費。
為什么是從q050開始嘗試分配呢渺杉，q050是內(nèi)存占用50%~100%的chunk，能夠提高整個應(yīng)用的內(nèi)存使用率挪钓，因為這樣大部分情況下會使用q050的內(nèi)存是越，這樣在內(nèi)存使用不是很多的情況下一些利用率低(<50%)的chunk慢慢就會淘汰出去，最終被回收碌上。
為什么不是從qinit中開始呢倚评，這里的chunk利用率低，但又不會被回收馏予，會形成浪費
q075,q100由于使用率高天梧，分配成功的幾率也會更小，因此放到最后霞丧。如果整個list中都無法分配呢岗，則新建一個chunk，并將其加入到qinit中蛹尝。
Refereneces
