高并发内存池——单例模式在缓存的作用

单例模式

单例模式是一种创建型设计模式,旨在确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点来访问该实例。这种模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建。++适用于需要全局统一管理、避免重复创建实例资源的情况下++。


单例模式在中心缓存的核心作用

前提:CentralCache(中心缓存)是内存池的核心枢纽,上连PageCache(页缓存),下接ThreadCache(线程缓存),负责统一管理内存Span(内存块)的分配、回收、合并等,是整个内存分配体系的核心。

而单例模式的作用是确保了CentralCache的某些特性。


我们可以根据中心缓存的需求来理解单例模式的作用:

1.CentralCache的核心责任是统一管控所有线程的内存申请与释放,我们需要保证的是其内存管理的全局唯一性!

如果其不是单例的,而是每个线程都有一个中心缓存,就会出现多种问题,比如出现多个CentralCache各自向PageCache申请内存,进而导致严重的内存碎片化。

2.避免多个实例导致的资源竞争与数据不一致的问题

中心缓存内部维护着不同大小的Span链表,这些链表是全局共享的临界资源。如果非单例模式下,需要对每个线程的CentralCache加锁,而单例模式下只需要对全局唯一的CentralCache的Span链表进行加锁保护,大大降低了难度。

3.简化内存池的设计与使用

实例的创建本身存在着天然的复杂性(实例创建存在则构造、拷贝、销毁等等多个实例的情况),这可能导致CentralCache将不再唯一,而单例模式则帮助避免了这些情况,并且只需要对内存、锁、链表等资源初始化一次,避免多实例重复占用资源。


由此我们得出了单例模式对中心缓存的核心作用为:

1.保证了唯一性,确保全局只有一个内存调度枢纽,实现内存的统一调用。

2.保证了一致性,避免多实例导致的数据混乱、资源竞争等问题,并且简化了临界资源的锁保护问题。

3.简化了中心缓存,使代码难度降低,降低了实例创建等的设计复杂性。

总结:单例模式强制整个程序只有一个CentralCache实例,确保所有线程的内存流转都经过同一个 "枢纽",实现内存的全局统一调度。

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