一、概述

（一）基本策略

• 1、程序每次先从系统申请一大块内存（比如1MB）,减少向系统申请内存频率，也就是说，先给我整块大的，以后少找你，不够了，再找你要一块大的；
• 2、然后程序将大块内存，按照特定大小（后文将提到的sizeClass，单位可以理解为8字节）切分为小块（object），小块构成链表（span）;
• 3、为对象分配内存时，只需要按照对象的大小（sizeClass），从满足该大小的链表中，获取一小块即可；
• 4、回收对象内存时，将该小块内存重新归还到原链表，一遍复用；
• 5、如果闲置的很多，则会尝试归还部分内存给系统，降低程序整体开销
  注意上述回收，是指内存分配器的回收，内存分配器只管理内存块，并不关心对象状态，且不会主动回收内存。只有在垃圾回收器完成回收操作后，触发内存分配器回收内存

(二)内存分配器，将内存块分为两种。

• span: 由地址连续的页（page）组成
• object:将span按照特定大小的块切分成多个小块(object)，每个小块用于对象存储。按8字节倍数分为N种

是不是有点懵，其实可以这么理解，就像上学时写作业

• 程序向系统申请的一大块内存（比如1MB），这一大块内存，可以看成我们新买了的作业本；
• 接着，制定一些书签，书签上需要标明sizeClass，当后续给不同大小的对象分配内存时，能够快速定位；
• 作业本一些连续的页（page）就组成了span，然后对每页上的一行一行进行分块，可以理解为分object,但是需要根据书签（sizeClass）大小分块，比如书签为1的，我们就像书签下的这些页上的每一行分成一块object

（三）管理组件

Go起点高，直接采用tcMalloc(线程缓存内存)成熟架构
分配器由三种组件组成(组件去管理span,获取和释放object块)：

• cache: 每个运行工作线程都会绑定一个cache，用于无锁object分配
• central:为所有cache提供切分好的后备span资源
• heap:管理闲置span,需要时向系统申请或释放内存

（四）几个重要的结构体对象

_NUmsizeClasses = 67

type mspan struct {
    next *mspan  //双向链表，指向下一个span
    prev *mspan
    start pageID  //起始序号
    npages  uintptr //页数
    freelist  gclinkptr  //待分配的object 链表
}

type mcache struct {
	alloc [_NUmsizeClasses]*mspan   //以sizeclass为索引管理多个用于分配的span
}

type mcentral struct {
	szieclass int32  //规格大小
	noempty mspan   //链表，span中还有可用的空闲object
	empty mspan //链表，span中没有可用的空闲object
}

type mheap struct {
	free  [_MaxMHeapList]mspan   //页数在127以内的闲置 span 链表数组。因为每页大小是固定的，以page为索引，管理对应的span
	freelarge  msapn      //页数大于127 （大于1MB）span 大链表数组，大对象直接从heap分配回收
	central [_NUmsizeClasses]struct {
		mcentral mcentral
	}
}

分配器按照页数区分不同大小的span，比如 mheap ，以页数为单位将span 存放在管理数组中，需要时就以页数为索引进行查找。当然span大小并非
固定不变，在获取闲置的span时，如果没有找到合适大小的span,那就返回页数更多的span，此时引发裁剪操作，多余部分将构成新的span 被放回管理数组。分配器
还会尝试将相邻的空闲 span 合并，以构成更大的内存块，减少碎片，实现更灵活的分配策略。

用于存储的object,按照8字节倍数分为N种。比如说，大小为24字节的object可以用来存储范围为17——24字节的对象。虽然会有一些浪费，但是分配器只需要面对有限几种规格（sizeclass）的小块内存，优化了分配和复用策略。
同时，分配器会尝试将多个微小的对象组合到一个object内存块，以节约内存

分配器初始化时，会构建对照表，存储大小和规格的对应关系，包括用来切分的span页数(一页8KB)。
若对象大小超出特定的阈值（32KB），会被当做大对象特殊处理。

(五)分配流程

• 1、计算待分配对象对应规格（sizeClass），也就是要几个8字节；
• 2、从cache.alloc 数组中找到对应规格的span;
• 3、从span.freelsit 链表中获取可用的object；
• 4、若没有可用的，即span.freelsit为空，从central获取span
• 5、如central.noempty为空，从heap.free 或者 heap.freelarge 中获取span,并切分object 链表；
• 6、若还是没有找到大小合适且空闲的span,则向操作系统申请新内存块

（六）释放流程

• 1、将标记为可回收的object交给所属span.freelist
• 2、该span被放回central，也就是拼接至mcentral.nonempty链表后，但是不要以为mcache.alloc 数组中就没有该span,
  该span还在，任然保持对span的指针引用；
• 3、如果span收回了所有的object,则将其还给heap,即mheap.freelist,以便重新分割复用；
• 4、定期扫描heap长时间闲置的span,释放其占用的内存，也就是还给系统

注意，以上不包含大对象，他直接从heap分配和回收
作为工作线程私有且不被共享的cache是实现高性能无锁分配的关键，而central的作用是在多个cache间提高object利用率，避免内存浪费，将span归还heap,是为了在不同规格object需求间平衡。
在计算机科学里，没有什么问题是不能通过中间过程解决的，所以很多架构，都会有中间件这个存在。

假如cache获取span的一部分object后，那么该span中还有许多剩余的object，但是回收操作将该span交还给central,该span还可以给其他线程cache1,cache2...使用，cache并没有持有span,只是用span中object。
而归还到heap的过程，则可以这部分内存，被其他不同规格大小需求使用，重新切分。