WW-Memory-Pool

该项目是WW系列中，作为学习用途的内存池库

一、特点

• 采用tcmalloc的三层缓存架构，提高内存的分配效率

• C++11风格，代码易读性强

二、结构

采用三层缓存的结构，其中

• 页缓存PageCahce: 管理整片页段的缓存，负责从系统中获取整页内存，将其切片成小块页段提供给中心缓存

• 中心缓存CentralCache: 管理批量的小块内存，负责从页缓存中获取小块内存，并批量提供给线程缓存

• 线程缓存ThreadCache: 管理少量的小块内存，负责从中心缓存中获取小块内存，并提供给应用程序使用

1. 页缓存PageCahce

页缓存以页为单位管理内存，在中心缓存申请内存时，页缓存挑选合适的页段，然后将其切片成小块页段提供给中心缓存

2. 中心缓存CentralCache

中心缓存从页缓存中获取合适大小的页段，然后根据需要的内存块大小，切割为一定数量的内存块，挂载到一个内存块链表上，供线程缓存使用

3. 线程缓存ThreadCache

线程缓存从中心缓存中批量获取内存块，供应用程序申请使用

三、使用

1. 要求

• 操作系统：64位Linux或Windows
• C++：C++11或更高版本

2. 直接使用

直接操作线程缓存实例，示例见threadcache_test.cpp

#include <ThreadCache.h>

int main()
{
    // 获取线程缓存实例
    WW::ThreadCache & thread_cache = WW::ThreadCache::getThreadCache();
    // 申请8字节内存
    void * ptr = thread_cache.allocate(8);
    // 使用内存
    int * p = new(ptr) int(42);
    // 归还内存
    thread_cache.deallocate(ptr, 8);

    return 0;
}

3. 封装使用

将内存池封装为分配器等，示例见memory_test.cpp

pointer allocate(size_type n, const void * hint = nullptr)
{
    (void)hint;
    if (n > max_size())
        throw std::bad_array_new_length();

    if (n == 0)
        return nullptr;

    return static_cast<pointer>(thread_cache.allocate(n * sizeof(T)));
}

void deallocate(pointer ptr, size_type n)
{
    if (ptr == nullptr)
        return;
    
    thread_cache.deallocate(ptr, n * sizeof(T));
}

四、性能

基准测试位于memory_benchmark.cpp

运行环境：

• 操作系统：Ubuntu 22.04 LTS
• CPU：12th Gen Intel(R) Core(TM) i7-12700
• 核心/线程：4 核心 / 4 线程
• 内存：8 GB
• 虚拟化：VMware

1. 运行结果参考

2. perf火焰图参考

火焰图来自基准测试中的analyze_benchmark.cpp