“化零为整”的智慧：内存池如何绕过系统调用和GC，构建性能的护城河

内存池实现

内存池的核心思想是“化零为整，按需分配”。与其在每次需要时都向操作系统“零售”一小块内存，不如在程序启动时一次性“批发”一大块连续的内存空间。应用程序自己充当这块内存的“管家”，当需要内存时，从这个私有的“池子”里快速切分一块；用完后，再将其归还给池子，而不是操作系统。

如何高效地管理这个“池子”是一门艺术，常见的内存池化方式有三种。

1）链表维护空闲内存地址：通过链表管理空闲内存块地址。分配时从链表中取出空闲块；释放时将块地址重新加入链表。优点是实现简单，支持任意大小内存分配；缺点是频繁分配释放小块内存可能导致内存碎片，降低利用率。

2）定长内存空间分配：将内存池划分为固定大小的内存块。分配时直接返回空闲块；释放时将块归还内存池。优点是避免内存碎片，分配释放效率高；缺点是请求大小非整数倍时可能浪费内存。

3）多段定长池分配：将内存池划分为多个段，每段包含不同大小的内存块（如16B、32B、64B）。分配时根据请求大小选择合适的段并返回内存块；释放时将块归还对应段。优点是避免碎片并减少浪费，适合分配多种大小内存块的场景。