本發(fā)明涉及信息技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說，涉及一種實(shí)現(xiàn)內(nèi)存高速交互的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

常用的內(nèi)存使用方式通過使用new/delete，malloc/free進(jìn)行內(nèi)存申請(qǐng)和釋放，這樣做的缺點(diǎn)在于，由于所申請(qǐng)內(nèi)存塊的大小不定，當(dāng)頻繁使用時(shí)會(huì)造成大量的內(nèi)存碎片并進(jìn)而降低性能。

內(nèi)存高速交互技術(shù)采用預(yù)先申請(qǐng)的方式，在初始化內(nèi)存池時(shí)將內(nèi)存按照階梯進(jìn)行分配，每次使用時(shí)按需在內(nèi)存池直接取出內(nèi)存塊即可，無(wú)需重復(fù)申請(qǐng)；同時(shí)，為了提高性能，每塊內(nèi)存都可以復(fù)用，從而提高了性能，避免了內(nèi)存片的產(chǎn)生。

new/delete，malloc/free是C/C++語(yǔ)言提供的內(nèi)存使用方法。在C語(yǔ)言中，malloc函數(shù)動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的內(nèi)存空間是在堆里(而一般局部變量存于棧里)，并且該段內(nèi)存不會(huì)被初始化，與全局變量不一樣，如果不采用手動(dòng)free()加以釋放，則該段內(nèi)存一直存在，直到程序退出才被系統(tǒng)。

new是動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的運(yùn)算符，自動(dòng)計(jì)算需要分配的空間，在C++中，它屬于重載運(yùn)算符，可以對(duì)多種數(shù)據(jù)類型形式進(jìn)行分配內(nèi)存空間，比如int型、char型、結(jié)構(gòu)體型和類等的動(dòng)態(tài)中請(qǐng)的內(nèi)存分配，分配類的內(nèi)存空間時(shí)，同時(shí)調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)，對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行初始化，即完成類的初始化工作。

delete是撤銷動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的內(nèi)存運(yùn)算符。delete與new通常配對(duì)使用，與new的功能相反，可以對(duì)多種數(shù)據(jù)類型形式的內(nèi)存進(jìn)行撤銷，包括類，撤銷類的內(nèi)存空間時(shí)，它要調(diào)用其析構(gòu)函數(shù)，完成相應(yīng)的清理工作，收回相應(yīng)的內(nèi)存資源。

new/delete，malloc/free的共同的缺點(diǎn)是：由于所申請(qǐng)內(nèi)存塊的大小不定，當(dāng)頻繁使用時(shí)會(huì)造成大量的內(nèi)存碎片并進(jìn)而降低性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種實(shí)現(xiàn)內(nèi)存高速交互的系統(tǒng)及方法，具有使用便捷、內(nèi)存分配效率高、內(nèi)存塊可復(fù)用以及無(wú)需多次釋放的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種實(shí)現(xiàn)內(nèi)存高速交互的方法，包括以下步驟：

1)當(dāng)程序開始運(yùn)行時(shí)，通過內(nèi)核將所需大小的內(nèi)存一次申請(qǐng)到位形成內(nèi)存池；

2)將所述內(nèi)存池切片劃分為若干組不同大小的內(nèi)存塊；

3)將劃分好的內(nèi)存塊的地址存入映射表，并建立內(nèi)存塊已使用和未使用兩種映射表；

4)申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，從內(nèi)存塊未使用的映射表里直接拿到比所需內(nèi)存大且與所需內(nèi)存大小最接近的一個(gè)內(nèi)存塊的地址，同時(shí)將所述地址放入到內(nèi)存塊已使用的映射表中，釋放內(nèi)存時(shí)，將所述地址重新放入到內(nèi)存塊未使用的映射表里，同時(shí)從內(nèi)存塊已使用的映射表中將所述地址刪除；

5)待整個(gè)程序運(yùn)行完成，直接釋放掉整個(gè)內(nèi)存池。

進(jìn)一步的，步驟1)中所需大小的內(nèi)存是根據(jù)工程的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域確定的。

進(jìn)一步的，步驟3)中，將同一組內(nèi)存塊的地址存入映射表中的同一個(gè)單位區(qū)域。

一種實(shí)現(xiàn)內(nèi)存高速交互的系統(tǒng)，包括內(nèi)存池創(chuàng)建模塊、內(nèi)存池管理模塊、匹配分析模塊和內(nèi)存池釋放模塊；

所述內(nèi)存池創(chuàng)建模塊用于當(dāng)檢測(cè)到程序運(yùn)行時(shí)通過內(nèi)核將所需大小的內(nèi)存一次申請(qǐng)到位形成內(nèi)存池，并將所述內(nèi)存池切片劃分為若干組不同大小的內(nèi)存塊；

所述匹配分析模塊用于將所需內(nèi)存與內(nèi)存池內(nèi)存儲(chǔ)的內(nèi)存塊進(jìn)行比較，選取比所需內(nèi)存大且與所需內(nèi)存大小最接近的一個(gè)內(nèi)存塊作為被調(diào)用的內(nèi)存塊；

所述內(nèi)存池管理模塊用于將劃分好的內(nèi)存塊的地址存入映射表，并建立內(nèi)存塊已使用和未使用兩種映射表，申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，從內(nèi)存塊未使用的映射表里直接拿到內(nèi)存塊的地址，同時(shí)將所述地址放入到內(nèi)存塊已使用的映射表中，釋放內(nèi)存時(shí)，將所述地址重新放入到內(nèi)存塊未使用的映射表里，同時(shí)從內(nèi)存塊已使用的映射表中將所述地址刪除；

所述內(nèi)存池釋放模塊用于監(jiān)測(cè)整個(gè)程序的運(yùn)行，當(dāng)整個(gè)程序運(yùn)行結(jié)束時(shí)，釋放掉整個(gè)內(nèi)存池。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)存池創(chuàng)建模塊申請(qǐng)的所需大小的內(nèi)存是根據(jù)工程的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域確定的。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)存池管理模塊通過其上的映射表創(chuàng)建模塊實(shí)現(xiàn)將劃分好的內(nèi)存塊的地址存入內(nèi)存塊已使用的映射表和內(nèi)存塊未使用的映射表內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述映射表創(chuàng)建模塊將同一組內(nèi)存塊的地址存入映射表中的同一個(gè)單位區(qū)域。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)存池管理模塊通過其上的內(nèi)存塊調(diào)用模塊實(shí)現(xiàn)申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，從內(nèi)存塊未使用的映射表里直接拿到內(nèi)存塊的地址，同時(shí)將所述地址放入到內(nèi)存塊已使用的映射表中，釋放內(nèi)存時(shí)，將所述地址重新放入到內(nèi)存塊未使用的映射表里，同時(shí)從內(nèi)存塊已使用的映射表中將所述地址刪除。

本發(fā)明的有益效果：

1、穩(wěn)定，同時(shí)避免內(nèi)存泄漏：由于內(nèi)存高速交互技術(shù)采用創(chuàng)建內(nèi)存池的方式申請(qǐng)內(nèi)存，減少了因數(shù)據(jù)耦合產(chǎn)生了內(nèi)存泄漏；而且內(nèi)存高速交互技術(shù)只需釋放一次內(nèi)存，避免了頻繁對(duì)內(nèi)存操作時(shí)，因程序員本身的疏忽，忘記了釋放內(nèi)存而產(chǎn)生的內(nèi)存泄漏；

2、快速交互：因?yàn)樵趦?nèi)存片的申請(qǐng)與釋放過程中，采用了時(shí)空效率轉(zhuǎn)換方案，申請(qǐng)和釋放內(nèi)存片時(shí)不需要尋址，所以不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，并且大大提高了交互速度；

3、統(tǒng)一管理內(nèi)存：申請(qǐng)的內(nèi)存以內(nèi)存池的方式保存各個(gè)內(nèi)存片，方便程序進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理；

4、內(nèi)存可復(fù)用：內(nèi)存池中的內(nèi)存片，具有可用性屬性，此屬性可標(biāo)識(shí)內(nèi)存片的使用狀態(tài)是空閑還是忙碌，從而保證了內(nèi)存片的復(fù)用。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的實(shí)現(xiàn)內(nèi)存高速交互的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的實(shí)現(xiàn)內(nèi)存高速交互的方法的流程圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的內(nèi)存池劃分結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所述的一種實(shí)現(xiàn)內(nèi)存高度交互的系統(tǒng)，包括內(nèi)存池創(chuàng)建模塊、內(nèi)存池管理模塊、匹配分析模塊和內(nèi)存池釋放模塊。

所述內(nèi)存池創(chuàng)建模塊用于當(dāng)檢測(cè)到程序運(yùn)行時(shí)通過內(nèi)核將所需大小的內(nèi)存一次申請(qǐng)到位形成內(nèi)存池，并將所述內(nèi)存池切片劃分為若干組不同大小的內(nèi)存塊。

具體的，在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述內(nèi)存池交互技術(shù)是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的；首先，使用者根據(jù)工程的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域確定所需要的內(nèi)存大小以及內(nèi)存池的切分方式；提供用于初始化內(nèi)存塊的接口函數(shù)，此函數(shù)入?yún)⑹怯糜谂渲盟璧膬?nèi)存塊的大??；在構(gòu)造函數(shù)中將內(nèi)存按照入?yún)⒌闹祵?nèi)存進(jìn)行分塊，將固定大小的內(nèi)存，按照一定比例預(yù)先分配出來(lái)，此過程分配的內(nèi)存即是所需的全部?jī)?nèi)存，之后不再申請(qǐng)。

所述匹配分析模塊用于將所需內(nèi)存與內(nèi)存池內(nèi)存儲(chǔ)的內(nèi)存塊進(jìn)行比較，選取比所需內(nèi)存大且與所需內(nèi)存大小最接近的一個(gè)內(nèi)存塊作為被調(diào)用的內(nèi)存塊。

具體的，在內(nèi)存使用時(shí)，例如將內(nèi)存池劃分成有1K、5K、10k、15k……大小的內(nèi)存塊，當(dāng)程序需要調(diào)用大小為6K的內(nèi)存時(shí)，匹配分析模塊就會(huì)遍歷內(nèi)存池內(nèi)的內(nèi)存塊，最終選擇大小為10K的內(nèi)存塊，當(dāng)需要調(diào)用大小為13K的內(nèi)存時(shí)，相應(yīng)的最終就會(huì)選擇大小為15K的內(nèi)存塊。

所述內(nèi)存池管理模塊用于將劃分好的內(nèi)存塊的地址存入映射表，并建立內(nèi)存塊已使用和未使用兩種映射表，申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，從內(nèi)存塊未使用的映射表里直接拿到內(nèi)存塊的地址，同時(shí)將所述地址放入到內(nèi)存塊已使用的映射表中，釋放內(nèi)存時(shí)，將所述地址重新放入到內(nèi)存塊未使用的映射表里，同時(shí)從內(nèi)存塊已使用的映射表中將所述地址刪除。按照上述內(nèi)存塊的調(diào)用和釋放方式，可以將內(nèi)存塊排列的不規(guī)律性變?yōu)橐?guī)律性。此種方式雖然犧牲掉部分空間，但是可以提升內(nèi)存片申請(qǐng)和釋放速度。采用本方案，從根本上解決了內(nèi)存碎片問題。同時(shí)，采用內(nèi)存地址直接映射的方式，使得內(nèi)存片釋放時(shí)不再需要尋址和遍歷，提高了交互速度。

所述內(nèi)存池釋放模塊用于監(jiān)測(cè)整個(gè)程序的運(yùn)行，當(dāng)整個(gè)程序運(yùn)行結(jié)束時(shí)，釋放掉整個(gè)內(nèi)存池。

具體的，在一個(gè)具體的實(shí)施例中，上述整個(gè)內(nèi)存池的釋放是在析構(gòu)函數(shù)中進(jìn)行的。

在上述實(shí)施例中，所述內(nèi)存池管理模塊通過其上的映射表創(chuàng)建模塊實(shí)現(xiàn)將劃分好的內(nèi)存塊的地址存入內(nèi)存塊已使用的映射表和內(nèi)存塊未使用的映射表內(nèi)。

優(yōu)選的，所述映射表創(chuàng)建模塊將同一組內(nèi)存塊的地址存入映射表中的同一個(gè)單位區(qū)域。

在上述實(shí)施例中，所述內(nèi)存池管理模塊通過其上的內(nèi)存塊調(diào)用模塊實(shí)現(xiàn)申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，從內(nèi)存塊未使用的映射表里直接拿到內(nèi)存塊的地址，同時(shí)將所述地址放入到內(nèi)存塊已使用的映射表中，釋放內(nèi)存時(shí)，將所述地址重新放入到內(nèi)存塊未使用的映射表里，同時(shí)從內(nèi)存塊已使用的映射表中將所述地址刪除。

如圖2所示，本發(fā)明還公開了一種實(shí)現(xiàn)內(nèi)存高速交互的方法，包括以下步驟：

1)當(dāng)程序開始運(yùn)行時(shí)，通過內(nèi)核將所需大小的內(nèi)存一次申請(qǐng)到位形成內(nèi)存池；

2)將所述內(nèi)存池切片劃分為若干組不同大小的內(nèi)存塊；

3)將劃分好的內(nèi)存塊的地址存入映射表，并建立內(nèi)存塊已使用和未使用兩種映射表；

4)申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，從內(nèi)存塊未使用的映射表里直接拿到比所需內(nèi)存大且與所需內(nèi)存大小最接近的一個(gè)內(nèi)存塊的地址，同時(shí)將所述地址放入到內(nèi)存塊已使用的映射表中，釋放內(nèi)存時(shí)，將所述地址重新放入到內(nèi)存塊未使用的映射表里，同時(shí)從內(nèi)存塊已使用的映射表中將所述地址刪除；

5)待整個(gè)程序運(yùn)行完成，直接釋放掉整個(gè)內(nèi)存池。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，采用如下方法實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的高速交互：

配置過程：

配置過程處理很簡(jiǎn)單，如圖3所示，為了解決分片的合理性，需要用戶手動(dòng)分配各個(gè)內(nèi)存片數(shù)量，采用字符串的配置方式，可根據(jù)工程的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行合理劃分。

示例：“1000，2000，1000，500，200，100”

字符串中每個(gè)逗號(hào)間隔的數(shù)字代表該單位內(nèi)存片的個(gè)數(shù)。

創(chuàng)建內(nèi)存池：

通過配置計(jì)算出整體內(nèi)存池的大小，一次申請(qǐng)到位，后續(xù)將不再通過內(nèi)核進(jìn)行申請(qǐng)。

分割內(nèi)存片：

根據(jù)配置參數(shù)，對(duì)內(nèi)存池進(jìn)行切片劃分，并將劃分好的地址存入映射表，同時(shí)建立兩種映射關(guān)系-內(nèi)存片已使用和未使用。

內(nèi)存管理：

內(nèi)存的管理主要是申請(qǐng)釋放內(nèi)存片操作，在程序工作時(shí)需要運(yùn)行時(shí)內(nèi)存申請(qǐng)和釋放，可以通過我們的內(nèi)存池進(jìn)行申請(qǐng)和釋放內(nèi)存片操作，申請(qǐng)時(shí)只需從未使用的表里直接拿到地址，同時(shí)將該地址放入已被使用的映射表中即可。釋放只需將該地址重新放入未使用的表里，同時(shí)從已使用表里刪除即可，簡(jiǎn)單快速。

申請(qǐng)時(shí)，內(nèi)存池會(huì)根據(jù)用戶需求的內(nèi)存片大小進(jìn)行自動(dòng)匹配，尋找合適的單位進(jìn)行分配。

釋放內(nèi)存池：

程序運(yùn)行結(jié)束，直接釋放掉整個(gè)內(nèi)存池。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。