TCMalloc的使用与源码剖析之十--------TCMalloc与APR，ptmalloc的分析比较

一. tcmalloc与APR，ptmalloc的不同点

(1)

1. tcmalloc与APR初始化时都不会预先分配内存。但是tcmalloc申请一个小对象后(最开始时的申请，此时threadCache，CentralCache等结构中还没内存)，便会向系统申请几个页面的内存，中央页堆，CentralCache，threadCache会分别标记属于他们的内存。然后再从threadCache中分配一个obj给申请者。

2. 而APR不一样，申请者申请内存(最开始时的申请)， 新分配的内存并不挂接到内存分配器链表中，而是在调用allocator_free进行内存释放的时候，内存才可能挂到内存分配器链表上。新分配的内存在内存池节点的active链表中。

这也即是APR的一大缺点:apr_pool的一个大缺点就是从池中申请的内存不能归还给内存池，只能等pool销毁的时候才能归还。为了弥补这个缺点，apr_pool的实际使用中，可以申请拥有不同生命周期的内存池。

3. Ptmalloc：在使用malloc之前，heap大小为0.若请求空间小于mmap分配阈值，主分配区会调用sbrk()增加一块大小为(128kb+chunk_size)align4KB的空间作为heap。非主分配区会调用一块大小为HEAP_MAX_SIZE(32位系统上默认为1M，64位系统上默认为64M)的空间作为sub_heap（3.2.3.4小节）,这就是ptmalloc维护的分配空间。

当用户释放了heap中的chunk时，ptmalloc又会使用fastbins和bins来组织空闲chunk，以备下一次分配。

所以三者对内存的维护处理各不相同，初始化时三者都不会预分配空间。但一旦有了malloc，tcmalloc与ptmalloc便会预先分配一块大内存加入内存池(应该可以称为内存池吧)，tcmalloc把内存分到各级，但是ptmalloc只是放在heap中。

(2)tcmalloc应该是只有一个内存池的概念，而APR则是多内存池概念。

二.各内存池的优缺点

Ptmalloc缺点:

1. 多线程由于锁冲突，所以慢

2. 容易造成内存暴增:因为ptmalloc的内存收缩是从topchunk开始，如果与topchunk相邻的那个chunk没有被释放，topchunk以下的空闲内存都无法返回给系统，即是这些空闲内存有几十个G也不行。（ptmalloc文档第4节）

3. 容易造成内存碎片(ptmalloc文档第4节第5点)，ptmalloc就不会存在这种大块内存碎片的问题，由于其内存管理机制。不过ptmalloc也会引起小的内存碎片，比如我申请的是13字节，对应的size是15字节，那么便会有2个自己的内存碎片。不过

APR缺点:

APR从系统申请来的内存先是放在内存池节点的active链表中链起来，并不会加入内存分配器的free链表数组。所以当内存中一直是在malloc，但是却没有free时，active链表链接了大量内存，而free链表数组一直没值，这样容易把系统内存耗尽

APR优点：可以建立子内存池，这样建立不同周期的内存池。 比如连接内存池与请求内存池

看这些个分配器的分配机制，可见这些内存管理机制都是针对小内存分配和管理。对大块内存还是直接用了系统调用。所以在程序中应该尽量避免大内存的malloc/new、free/delete操作。另外这个分配器的最小粒度都是以8字节为单位的，所以频繁分配小内存，像int啊bool啊什么的，仍然会浪费空间。经过测试无论是对bool、int、short进行new的时候，实际消耗的内存在ptmalloc和tcmalloc下64位系统地址间距都是32个字节。大量new测试的时候，ptmalloc平均每次new消耗32字节，tcmalloc消耗8字节（我想说ptmalloc弱爆啦，而且tcmalloc）。所以大量使用这些数据的时候不妨用数组自己维护一个内存池，可以减少很多的内存浪费。（原来STL的map和set一个节点要消耗近80个字节有这么多浪费在这里了啊）

而多线程下对于比较大的数据结构，为了减少分配时的锁争用，最好是自己维护内存池。单线程的话无所谓了，呵呵。不过自己维护内存池是增加代码复杂度，减少 内存管理复杂度。但是我觉得，255个分页以下（1MB）的内存话，tcmalloc的分配和管理机制已经相当nice，没太大必要自己另写一个。

另外，Windows下内存分配方式不知道，不同类型(int、short和bool)连续new的地址似乎是隔开的，可能是内部实现的粒度更小，不同size的class更多。测试10M次new的时候，debug模式下明显卡顿了一下，平均每次new的内存消耗是52字节（32位）和72字节（64位）[header更复杂?]。但是Release模式下很快，并且平均每次new的内存消耗是20字节（32位）和24字节（64位）。可以猜测VC的malloc的debug模式还含有挺大的debug信息。是不是可以得出他的header里，Release版本只有1个指针，Debug里有5个指针呢？