Netty-内存池源码三 (SizeClasses 前情预热)

内存池核心类如下：

• PooledByteBufAllocator
• PooledUnsafeDirectByteBuf
• PooledUnsafeDirectByteBuf
• PoolThreadCache
• MemoryRegionCache
• PoolArena
• SizeClasses 本期介绍
• PoolChunk
• LongPriorityQueue
• LongLongHashMap
• PoolSubpage

上一期介绍了【PooledByteBufAllocator】类，从中可知它又将 内存分配的工作 交给了 【PoolArena】类

若要分析 【PoolArena】 首先要分析其父类 【SizeClasses】。

在jemalloc3中 是没有【SizeClasses】类的， 而jemalloc4 相较于 jemalloc3 最大的提升是进一步优化内存碎片的问题， 这也是【SizeClasses】的由来。

在分析【SizeClasses】之前，我们需要对Netty中的 内存规格进行简单的讲解。

jemalloc3中，对内存规格的划分如下图：

从中可发现，在Small级别的内存分配中会存在大量的内存碎片，比如 某业务要使用 1025B的内存，按照jemalloc3算法就会申请 2048B的 内存块， 这就会导致50%的内存碎片。

jemalloc4中，对内存规格的划分如下图：

从上图可看到， 当 某业务要使用1025B的内存时，jemalloc4算法会申请1280B 的内存块，这就大大减少了内存碎片。 同样也可以看出，jemalloc4取消了 Tiny级别的内存规格。

【SizeClasses】 该类的主要工作就是 按照 chunkSize 16MB 划分成了 4张表， 其实完全可以把它当作成一个虚拟的数据库，里面存在 4张表

• sizeClasses 总表 , 维护着 各个内存规格的详细信息
• sizeIdx2sizeTab 维护着 index 和 size的关系
• pageIdx2sizeTab 维护着 pageSize 倍数的内存规格表
• size2idxTab 维护着小于等于 4KB(4096) 规格的表

【SizeClasses】类大致结构如下图：

sizeClasses

该表维护了一个二维数组 ，具体如下：

从上表中可知，数组长度 76。每一列表示的含义如下:

• index: 由 0 开始的自增序列号，表示每个 size 类型的索引。

• log2Group: 表示每个 size 它所对应的组。

  以每 4 行为一组，一共有 19 组。

  第 0 组比较特殊 值为4。

  因此，我们应该从第 1 组开始，起始值为 6，每组的 log2Group 是在上一组的值 +1。

• log2Delta: 表示当前序号所对应的 size 和前一个序号所对应的 size 的差值的 log2 的值。

  例如： index=6 对应的 size = 112，index=7 对应的 size= 128，因此 index=7 的 log2Delta(7) = log2(128-112)=4。

  规律：其实 log2Delta=log2Group-2。

• nDelta: 表示组内增量的倍数。第 0 组也是比较特殊，nDelta 是从 0 开始 + 1。而其余组是从 1 开始 +1

• isMultiPageSize: 表示当前 size 是否是 pageSize（默认值: 8192） 的整数倍。后续会把 isMultiPageSize=1 的行单独整理成一张表，你会发现有 40 个 isMultiPageSize=1 的行。

• isSubPage: 表示当前 size 是否为一个 subPage 类型，jemalloc4 会根据这个值采取不同的内存分配策略。

• log2DeltaLookup: 当 index<=27 时，其值和 log2Delta 相等，当index>27，其值为 0。

jemalloc4 求 SIZE 的公式:

公式1： size = (1 << log2Group) + nDelta (1<<log2Delta)*

公式2： log2Group = log2Delta + 2

​ 公式2带入公式1可得：

​ **size = (1 << log2Delta + 2) + nDelta * (1<<log2Delta) **

​ 进一步 整理简化 最终可得出：

​ size = (1<< log2Delta) * (nDelta + 4)

由最终整理后的公式 size = (1<< log2Delta) * (nDelta + 4) 可知两个结论：

结论一： 每一组中每行的log2Delta是相同的， 而nDelta的范围是 [1,4] ，那么 nDelta +4 的取值范围就是 [5,8]，也就是说同一组中的 size是按照 5，6，7，8 倍来增长的。 (除第一组以外)

结论二：每一组的最后一个的 nDelta + 4 = 4 + 4 = 8 => 1<<3，那么 size = 1<< log2Delta+3 。 也就是说除了第一组外， 其它每一组的最后一行 size = 1 << log2Delta

sizeIdx2sizeTab

维护16MB以内所有规格 index 和 size 关系的一张表

pageIdx2sizeTab

isMultiPageSize 字段为1的行，会组合成 这张表。 也就该表都是 页(8KB) 的倍数的 size规格。

size2idxTab

对size 小于等于 4KB (4096) 的 规格， 做一个细致的划分， 以16B为递增 增量。

由于里面行数太多，这里不展示全部的了，大致如下图：

由于图表的原因 导致篇幅太长，具体的【SizeClasses】源码分析会到下期文章分析。