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Netty源码—六、tiny、small内存分配

tiny内存分配

tiny内存分配流程:

    如果申请的是tiny类型,会先从tiny缓存中尝试分配,如果缓存分配成功则返回

    否则从tinySubpagePools中尝试分配

    如果上面没有分配成功则使用allocateNormal进行分配

从缓存中分配

这里以启用了缓存为例来说明,使用到的缓存类是PoolThreadCache,缓存是通过队列实现的,一个队列中存储的内存大小都是相同的

// io.netty.buffer.PoolArena#allocate(io.netty.buffer.PoolThreadCache, io.netty.buffer.PooledByteBuf<T>, int)// 这里的cache是PoolThreadCacheif (cache.allocateTiny(this, buf, reqCapacity, normCapacity)) { // was able to allocate out of the cache so move on return;}boolean allocateTiny(PoolArena<?> area, PooledByteBuf<?> buf, int reqCapacity, int normCapacity) { // 缓存维护了一个队列,这个队列中存储的内存块大小都相同 // 找到缓存之后,从队列中取出一个内存块用来初始化buffer return allocate(cacheForTiny(area, normCapacity), buf, reqCapacity);}// 查找缓存数组中缓存的内存private MemoryRegionCache<?> cacheForTiny(PoolArena<?> area, int normCapacity) { // 计算出申请内存位于缓存数组中的位置,即数组下标 int idx = PoolArena.tinyIdx(normCapacity); if (area.isDirect()) { // 使用直接内存的缓存 return cache(tinySubPageDirectCaches, idx); } // 使用堆内存的缓存 return cache(tinySubPageHeapCaches, idx);}static int tinyIdx(int normCapacity) { // 由于tiny缓存数组大小是32,依次对应的内存大小是16、32...,512,所以数组的下标应该是申请内存的大小除以16 // normCapacity = normCapacity / 16 return normCapacity >>> 4;}

从缓存中分配内存的过程

    寻找缓存tinySubPageDirectCaches使用缓存中的chunk初始化buf

关于tiny缓存的数据结构

// tiny缓存// 是一个SubPageMemoryRegionCache数组,默认缓存数组长度:32,依次存储的内存大小是16、32、48...,512io.netty.buffer.PoolThreadCache#tinySubPageDirectCaches// 初始化tiny缓存数组,数组大小是32// static final int numTinySubpagePools = 512 >>> 4;tinySubPageDirectCaches = createSubPageCaches( tinyCacheSize, PoolArena.numTinySubpagePools, SizeClass.Tiny);// 初始化tiny和small缓存数组private static <T> MemoryRegionCache<T>[] createSubPageCaches( int cacheSize, int numCaches, SizeClass sizeClass) { if (cacheSize > 0) { @SuppressWarnings("unchecked") MemoryRegionCache<T>[] cache = new MemoryRegionCache[numCaches]; for (int i = 0; i < cache.length; i++) { // TODO: maybe use cacheSize / cache.length cache[i] = new SubPageMemoryRegionCache<T>(cacheSize, sizeClass); } return cache; } else { return null; }}

缓存使用队列实现,一个队列最大元素个数

DEFAULT_TINY_CACHE_SIZE = SystemPropertyUtil.getInt("io.netty.allocator.tinyCacheSize", 512);

从tinySubpagePools中分配

上面缓存中如果没有分配到内存的话,会向内存池tinySubpagePools申请,主要逻辑是:

    计算tinySubpagePools数组的index,右移4,除以16(该数组长度是512>>>4)取出index出的subpage,也就是这个index处head从head.next查找合适的内存找到可用内存后使用io.netty.buffer.PoolChunk#initBufWithSubpage(io.netty.buffer.PooledByteBuf

前面已经介绍过tinySubpagePools,是一个数组,数组大小是32,每个元素是一个PoolSubpage,PoolSubpage本身是一个链表,所以要在这个里面查找可用内存,先要计算出数组下表,然后找到该位置的PoolSubpage,取出这个链表的头,然后分配内存。关键代码如下

// io.netty.buffer.PoolArena#allocate(io.netty.buffer.PoolThreadCache, io.netty.buffer.PooledByteBuf<T>, int)private void allocate(PoolThreadCache cache, PooledByteBuf<T> buf, final int reqCapacity) { final int normCapacity = normalizeCapacity(reqCapacity); if (isTinyOrSmall(normCapacity)) { // capacity < pageSize int tableIdx; PoolSubpage<T>[] table; boolean tiny = isTiny(normCapacity); if (tiny) { // < 512 // 省略中间代码... tableIdx = tinyIdx(normCapacity); table = tinySubpagePools; } else { // 省略中间代码... } final PoolSubpage<T> head = table[tableIdx]; /** * Synchronize on the head. This is needed as {@link PoolChunk#allocateSubpage(int)} and * {@link PoolChunk#free(long)} may modify the doubly linked list as well. */ synchronized (head) { final PoolSubpage<T> s = head.next; // 空链表的话,head指向自己 if (s != head) { assert s.doNotDestroy && s.elemSize == normCapacity; long handle = s.allocate(); assert handle >= 0; s.chunk.initBufWithSubpage(buf, handle, reqCapacity); incTinySmallAllocation(tiny); return; } } // 省略中间代码... }

为什么上面没有没有判断head.next是否有可用的内存呢?

tinySubpagePools里面存储的是已经被分配过部分内存的PoolSubpage,PoolSubpage本身是一个链表,如果链表中除了head外有其他PoolSubpage,那么这个subpage一定有可以用的内存块,因为在PoolSubpage.allocate的时候,如果发现没有可用的内存块了,会将subpage从链表中移除。

按照normal的方式分配

如果上面两种方法都没有分配到内存,则调用allocateNormal方法来分配内存,allocateNormal获取内存的方法前面已经说过了,这里不再赘述。

small内存分配

small的分配过程和tiny内存的分配过程几乎一致

small内存分配流程:

    如果申请的是tiny类型,会先从small缓存中尝试分配,如果缓存分配成功则返回

    否则从smallSubpagePools中尝试分配

    如果上面没有分配成功则使用allocateNormal进行分配

small内存的获取过程和tiny的方式类似,可以对照学习,这里不再详述。

欢迎阅读本文章: 周红

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