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今天我们来学习内存池空闲链表的原理。这是一个高效的内存管理结构,它使用预分配的连续内存区域,将其划分为固定大小的槽位。每个槽位通过偏移量连接,形成一个链表结构。空闲链表头部指向当前可用的第一个槽位。
现在演示内存分配过程。当需要分配内存时,首先读取空闲链表头部指向的槽位,这是槽位零。然后获取该槽位的下一个偏移量,指向槽位一。接着使用原子操作将头部指针更新为槽位一,最后将槽位零返回给用户使用。整个过程通过原子操作保证线程安全。
接下来演示内存释放过程。当需要释放一个槽位时,首先将待释放槽位的下一个指针指向当前的空闲链表头部。然后使用原子操作将空闲链表头部更新为指向这个待释放的槽位。这样槽位就重新加入到空闲链表的头部。通过原子变量和标签偏移量,可以有效解决多线程环境下的竞态条件和ABA问题。
在多线程环境中,多个线程可能同时尝试分配或释放内存。比如线程A尝试分配内存,线程B尝试释放内存,线程C也在分配内存。这时候原子操作中的CAS比较并交换机制发挥关键作用。只有一个线程能够成功修改空闲链表头部,其他线程会检测到冲突并重试操作,从而保证整个数据结构的一致性和线程安全。
总结一下内存池空闲链表的核心优势。它通过偏移量连接槽位,实现了高效的内存管理。原子操作和CAS机制确保了多线程环境下的数据一致性。TaggedOffset解决了ABA问题,提供更强的线程安全保障。相比传统指针链表,它能减少内存碎片并提高缓存局部性。这种设计广泛应用于高性能系统和并发编程场景中。