内存碎片的处理
(摘抄自https://www.zhihu.com/question/51836333)
处理内存碎片的方法:使用基于页面的内存管理方式。
内存碎片是如何出现的?
当使用最原始的标记分配方法分配内存时,系统需要维护一个简单的内存信息表:

当程序申请一个长度为3的内存空间后:

当程序再申请一个长度为2,以及长度为4的内存空间后:

此时,只剩1个可用空间。如果这时程序再来申请长度大于1的空间,就申请不了,也就是内存不够。
现在,释放掉ID=2的空间:

我们发现,现在可用内存空间为3,但是,这3个空闲空间,并不是连续的。所以,如果程序现在申请长度为3的内存空间,同样会申请不了,会出现内存不够。业界把这种情况,称之为【内存碎片】。
基于页面的内存管理方式:
首先,把物理内存,按照某种尺寸,进行平均分割。比如我现在以2个内存单位,来分割内存,也就是每两个连续的内存空间,组成一个内存页:

接着,系统同样需要维护一个内存信息表:
现在,程序申请长度为3的内存空间,不过由于现在申请的最小单位为页面,而一个页面的长度为2,因此现在需要申请2个页面,也就是4个内存空间。你看,这就浪费了1个内存空间。

接着,程序再申请长度为1,长度为2的空间:

释放掉ID=2,内存页ID为3的那条内存空间信息:

现在,就出现了之前的情况:目前一共有4个内存空间,但是不连续。不过,因为现在是分页管理机制,因此,现在仍然可以继续申请长度为4的内存空间:

两种方式对比:
原始的内存分配方式,虽然容易出现碎片,并且内存空间的利用率低,但是使用性能高,程序能直接从内存信息表获取内存地址,接着就可以直接按照地址来使用内存空间了。
基于页面的内存管理方式,没有内存碎片,能够尽量地全部用完空间,但是程序需要记录的是内存页ID,每次使用时,需要从内存页ID翻译成实际内存地址,多了一次转换。而且这种模式,会浪费一些内存,比如上面申请3个内存空间,实际分配了2个页面共4个内存空间,浪费了1个内存空间。
以上就是基本原理,实际系统中会做非常多的优化。目前各种主流操作系统都是分页的方式,因此你不需要太关心碎片。
这个话题再延伸下去,就是一个程序内部的局部内存池了。不过这是另一个问题,喜欢的话可以深究一下。作者:匿名用户
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来源:知乎
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