📄 csdn_文档中心_堆：欢乐和痛苦.htm

📁 csdn10年中间经典帖子
💻 HTM
📖 第 1 页 / 共 2 页
字号:
上一页 12
            href="http://www.microsoft.com/china/msdn/library/techart/heap3.asp#heap3_commonproblems">“什么是常见的堆性能问题？”</A>部分）</P>
            <P>在程序中，使用堆来动态分配和释放对象。在下列情况下，调用堆操作： 
            <OL>
              <LI>事先不知道程序所需对象的数量和大小。<BR><BR>
              <LI>对象太大而不适合堆栈分配程序。</LI></OL>
            <P>堆使用了在运行时分配给代码和堆栈的内存之外的部分内存。下图给出了堆分配程序 的不同层。</P>
            <P><IMG alt="" border=0 src="CSDN_文档中心_堆：欢乐和痛苦.files/heap3.gif"></P>
            <P><B>GlobalAlloc/GlobalFree：</B>Microsoft Win32 堆调用，这些调用直接与每个进 
            程的默认堆进行对话。</P>
            <P><B>LocalAlloc/LocalFree：</B>Win32 堆调用（为了与 Microsoft Windows NT 
            兼容），这些调用直接与每个进程的默认堆进行对话。</P>
            <P><B>COM 的 IMalloc 分配程序（或 CoTaskMemAlloc / 
            CoTaskMemFree）：</B>函数使用每个进程的默认堆。自动化程序使用“组件对象模型 
            (COM)”的分配程序，而申请的程序使用每个进程堆。</P>
            <P><B>C/C++ 运行时 (CRT) 分配程序：</B>提供了 <B>malloc()</B> 和 <B>free()</B> 
            以及 <B>new</B> 和 <B>delete</B> 操作符。如 Microsoft Visual Basic 和 Java 
            等语言也提供了新的 操作符并使用垃圾收集来代替堆。CRT 创建自己的私有堆，驻留在 Win32 堆的顶部。</P>
            <P>Windows NT 中，Win32 堆是 Windows NT 运行时分配程序周围的薄层。所有 API 转 发它们的请求给 
            NTDLL。</P>
            <P>Windows NT 运行时分配程序提供 Windows NT 内的核心堆分配程序。它由具有 128 个大小从 8 到 1,024 
            字节的空闲列表的前端分配程序组成。后端分配程序使用虚拟内存来保留和提交页。</P>
            <P>在图表的底部是“虚拟内存分配程序”，操作系统使用它来保留和提交页。所有分配 程序使用虚拟内存进行数据的存取。</P>
            <P>分配和释放块不就那么简单吗？为何花费这么长时间？</P>
            <H2><A name=heap3_heapimplementation></A>堆实现的注意事项</H2>
            <P>传统上，操作系统和运行时库是与堆的实现共存的。在一个进程的开始，操作系统创 
            建一个默认堆，叫做“进程堆”。如果没有其他堆可使用，则块的分配使用“进程堆”。 语言运行时也能在进程内创建单独的堆。（例如，C 
            运行时创建它自己的堆。）除这些专用的堆外，应用程序或许多已载入的动态链接库 (DLL) 之一可以创建和使用单独的堆。Win32 
            提供一整套 API 来创建和使用私有堆。有关<A 
            href="http://msdn.microsoft.com/library/psdk/winbase/memman_0ulv.htm">堆函数（ 
            英文）</A>的详尽指导，请参见 MSDN。</P>
            <P>当应用程序或 DLL 创建私有堆时，这些堆存在于进程空间，并且在进程内是可访问的。从给定堆分配的数据 
            将在同一个堆上释放。（不能从一个堆分配而在另一个堆释放。）</P>
            <P>在所有虚拟内存系统中，堆驻留在操作系统的“虚拟内存管理器”的顶部。语言运行 
            时堆也驻留在虚拟内存顶部。某些情况下，这些堆是操作系统堆中的层，而语言运行时堆 
            则通过大块的分配来执行自己的内存管理。不使用操作系统堆，而使用虚拟内存函数更利 于堆的分配和块的使用。</P>
            <P>典型的堆实现由前、后端分配程序组成。前端分配程序维持固定大小块的空闲列表。 
            对于一次分配调用，堆尝试从前端列表找到一个自由块。如果失败，堆被迫从后端（保留 
            和提交虚拟内存）分配一个大块来满足请求。通用的实现有每块分配的开销，这将耗费执 行周期，也减少了可使用的存储空间。</P>
            <P>Knowledge Base 文章 Q10758，“用 calloc() 和 malloc() 管理内存” （搜索文章 编号）, 
            包含了有关这些主题的更多背景知识。另外，有关堆实现和设计的详细讨论也可在下列著 作中找到：“Dynamic Storage 
            Allocation: A Survey and Critical Review”，作者 Paul R. Wilson、Mark S. 
            Johnstone、Michael Neely 和 David Boles；“International Workshop on 
            Memory Management”, 作者 Kinross, Scotland, UK, 1995 年 9 
            月(http://www.cs.utexas.edu/users/oops/papers.html)（英文）。 </P>
            <P>Windows NT 的实现（Windows NT 版本 4.0 和更新版本） 使用了 127 个大小从 8 到 1,024 
            字节的 8 字节对齐块空闲列表和一个“大块”列表。“大块”列表（空闲列表[0]） 保存大于 1,024 
            字节的块。空闲列表容纳了用双向链表链接在一起的对象。默认情况下，“进程堆”执行 
            收集操作。（收集是将相邻空闲块合并成一个大块的操作。）收集耗费了额外的周期，但 减少了堆块的内部碎片。</P>
            <P>单一全局锁保护堆，防止多线程式的使用。（请参见“Server Performance and Scalability 
            Killers”中的第一个注意事项, George Reilly 所著，在 “MSDN Online Web 
            Workshop”上（站点：<A 
            href="http://msdn.microsoft.com/workshop/server/iis/tencom.asp">http://msdn.microsoft.com/workshop/server/iis/tencom.asp</A>。）单一全局锁本质上是用 
            来保护堆数据结构，防止跨多线程的随机存取。若堆操作太频繁，单一全局锁会对性能有 不利的影响。</P>
            <H2><A name=heap3_commonproblems></A>什么是常见的堆性能问题？</H2>
            <P>以下是您使用堆时会遇到的最常见问题： 
            <UL type=disc>
              <LI><B>分配操作造成的速度减慢。</B>光分配就耗费很长时间。最可能导致运行速度 
              减慢原因是空闲列表没有块，所以运行时分配程序代码会耗费周期寻找较大的空闲块，或 从后端分配程序分配新块。<BR><BR>
              <LI><B>释放操作造成的速度减慢。</B>释放操作耗费较多周期，主要是启用了收集操 
              作。收集期间，每个释放操作“查找”它的相邻块，取出它们并构造成较大块，然后再把 
              此较大块插入空闲列表。在查找期间，内存可能会随机碰到，从而导致高速缓存不能命中 ，性能降低。<BR><BR>
              <LI><B>堆竞争造成的速度减慢。</B>当两个或多个线程同时访问数据，而且一个线程 
              继续进行之前必须等待另一个线程完成时就发生竞争。竞争总是导致麻烦；这也是目前多 
              处理器系统遇到的最大问题。当大量使用内存块的应用程序或 DLL 
              以多线程方式运行（或运行于多处理器系统上）时将导致速度减慢。单一锁定的使用— 
              常用的解决方案—意味着使用堆的所有操作是序列化的。当等待锁定时序列化会引起线程 
              切换上下文。可以想象交叉路口闪烁的红灯处走走停停导致的速度减慢。 
              <P class=tl>竞争通常会导致线程和进程的上下文切换。上下文切换的开销是很大的，但 
              开销更大的是数据从处理器高速缓存中丢失，以及后来线程复活时的数据重建。</P>
              <LI><B>堆破坏造成的速度减慢。</B>造成堆破坏的原因是应用程序对堆块的不正确使 
              用。通常情形包括释放已释放的堆块或使用已释放的堆块，以及块的越界重写等明显问题 
              。（破坏不在本文讨论范围之内。有关内存重写和泄漏等其他细节，请参见 <A 
              href="http://msdn.microsoft.com/library/devprods/vs6/visualc/vccore/debughm.htm">Microsoft 
              Visual C++(R) 调试文档</A> 。）<BR><BR>
              <LI><B>频繁的分配和重分配造成的速度减慢。</B>这是使用脚本语言时非常普遍的现 
              象。如字符串被反复分配，随重分配增长和释放。不要这样做，如果可能，尽量分配大字 
              符串和使用缓冲区。另一种方法就是尽量少用连接操作。</LI></UL>
            <P>竞争是在分配和释放操作中导致速度减慢的问题。理想情况下，希望使用没有竞争和 
            快速分配/释放的堆。可惜，现在还没有这样的通用堆，也许将来会有。</P>
            <P>在所有的服务器系统中（如 IIS、MSProxy、DatabaseStacks、网络服务器、 Exchange 和其他）, 
            堆锁定实在是个大瓶颈。处理器数越多，竞争就越会恶化。</P>
            <H2><A name=heap3_protect></A>尽量减少堆的使用</H2>
            <P>现在您明白使用堆时存在的问题了，难道您不想拥有能解决这些问题的超级魔棒吗？ 
            我可希望有。但没有魔法能使堆运行加快—因此不要期望在产品出货之前的最后一星期能 
            够大为改观。如果提前规划堆策略，情况将会大大好转。调整使用堆的方法，减少对堆的 操作是提高性能的良方。</P>
            <P>如何减少使用堆操作？通过利用数据结构内的位置可减少堆操作的次数。请考虑下列 实例：</P><PRE><CODE>struct ObjectA {
   // objectA 的数据 
}

struct ObjectB {
   // objectB 的数据 
}

// 同时使用 objectA 和 objectB

//
// 使用指针 
//
struct ObjectB {
   struct ObjectA * pObjA;
   // objectB 的数据 
}

//
// 使用嵌入
//
struct ObjectB {
   struct ObjectA pObjA;
   // objectB 的数据 
}

//
// 集合 – 在另一对象内使用 objectA 和 objectB
//

struct ObjectX {
   struct ObjectA  objA;
   struct ObjectB  objB;
}
</CODE></PRE>
            <OL>
              <LI><B>避免使用指针关联两个数据结构。</B>如果使用指针关联两个数据结构，前面 实例中的对象 A 和 B 
              将被分别分配和释放。这会增加额外开销—我们要避免这种做法。<BR><BR>
              <LI><B>把带指针的子对象嵌入父对象。</B>当对象中有指针时，则意味着对象中有动 
              态元素（百分之八十）和没有引用的新位置。嵌入增加了位置从而减少了进一步分配/释 放的需求。这将提高应用程序的性能。<BR><BR>
              <LI><B>合并小对象形成大对象（聚合）。</B>聚合减少分配和释放的块的数量。如果 
              有几个开发者，各自开发设计的不同部分，则最终会有许多小对象需要合并。集成的挑战 就是要找到正确的聚合边界。<BR><BR>
              <LI><B>内联缓冲区能够满足百分之八十的需要（aka 80-20 
              规则）。</B>个别情况下，需要内存缓冲区来保存字符串/二进制数据，但事先不知道 
              总字节数。估计并内联一个大小能满足百分之八十需要的缓冲区。对剩余的百分之二十， 
              可以分配一个新的缓冲区和指向这个缓冲区的指针。这样，就减少分配和释放调用并增加 
              数据的位置空间，从根本上提高代码的性能。<BR><BR>
              <LI><B>在块中分配对象（块化）。</B>块化是以组的方式一次分配多个对象的方法。 如果对列表的项连续跟踪，例如对一个 
              {名称，值} 对的列表，有两种选择：选择一是为每一个“名称-值”对分配一个节点；选择二是分 
              配一个能容纳（如五个）“名称-值”对的结构。例如，一般情况下，如果存储四对，就 
              可减少节点的数量，如果需要额外的空间数量，则使用附加的链表指针。 
              <P class=tl>块化是友好的处理器高速缓存，特别是对于 L1-高速缓存，因为它提供了 增加的位置 
              —不用说对于块分配，很多数据块会在同一个虚拟页中。</P>
              <LI><B>正确使用 _amblksiz。</B>C 运行时 (CRT) 有它的自定义前端分配程序，该分 配程序从后端（Win32 
              堆）分配大小为 _amblksiz 的块。将 _amblksiz 设置为较高的值能潜在地减少对后端的调用次数。这 只对广泛使用 
              CRT 的程序适用。</LI></OL>
            <P>使用上述技术将获得的好处会因对象类型、大小及工作量而有所不同。但总能在性能 
            和可升缩性方面有所收获。另一方面，代码会有点特殊，但如果经过深思熟虑，代码还是 很容易管理的。</P>
            <H3>其他提高性能的技术</H3>
            <P>下面是一些提高速度的技术： 
            <OL>
              <LI><B>使用 
  Windows<BR></B></LI></OL></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<TABLE align=center bgColor=#006699 border=0 cellPadding=0 cellSpacing=0 
width=770>
  <TBODY>
  <TR bgColor=#006699>
    <TD align=middle bgColor=#006699 id=white><FONT 
    color=#ffffff>对该文的评论</FONT></TD>
    <TD align=middle>
      <SCRIPT src="CSDN_文档中心_堆：欢乐和痛苦.files/readnum.htm"></SCRIPT>
    </TD></TR></TBODY></TABLE>
<TABLE align=center bgColor=#666666 border=0 cellPadding=2 cellSpacing=1 
width=770>
  <TBODY>
  <TR>
    <TD bgColor=#cccccc colSpan=3><SPAN style="COLOR: #cccccc"><IMG height=16 
      hspace=1 src="CSDN_文档中心_堆：欢乐和痛苦.files/ico_pencil.gif" width=16> 
      </SPAN>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ghj1976 <I>(2000-8-28 11:29:23)</I> </TD></TR>
  <TR>
    <TD bgColor=#ffffff colSpan=3 
      width=532><BR>http://www.microsoft.com/china/msdn/library/techart/heap3.asp#top 
      <BR></TD></TR></TBODY></TABLE>
<TABLE align=center bgColor=#666666 border=0 cellPadding=2 cellSpacing=1 
width=770>
  <TBODY>
  <TR>
    <TD bgColor=#cccccc colSpan=3><SPAN style="COLOR: #cccccc"><IMG height=16 
      hspace=1 src="CSDN_文档中心_堆：欢乐和痛苦.files/ico_pencil.gif" width=16> 
      </SPAN>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ghj1976 <I>(2000-8-28 11:20:44)</I> </TD></TR>
  <TR>
    <TD bgColor=#ffffff colSpan=3 
      width=532><BR>http:www.microsoft.comchinamsdnlibrarytechartheap3.asptop 
      <BR></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<DIV align=center>
<TABLE align=center bgColor=#cccccc border=0 cellPadding=2 cellSpacing=1 
width=770>
  <TBODY>
  <TR>
    <TH bgColor=#006699 id=white><FONT 
color=#ffffff>我要评论</FONT></TH></TR></TBODY></TABLE></DIV>
<DIV align=center>
<TABLE border=0 width=770>
  <TBODY>
  <TR>
    <TD>你没有登陆，无法发表评论。 请先<A 
      href="http://www.csdn.net/member/login.asp?from=/Develop/read_article.asp?id=471">登陆</A> 
      <A 
href="http://www.csdn.net/expert/zc.asp">我要注册</A><BR></TD></TR></TBODY></TABLE></DIV><BR>
<HR noShade SIZE=1 width=770>

<TABLE border=0 cellPadding=0 cellSpacing=0 width=500>
  <TBODY>
  <TR align=middle>
    <TD height=10 vAlign=bottom><A 
      href="http://www.csdn.net/intro/intro.asp?id=2">网站简介</A> - <A 
      href="http://www.csdn.net/intro/intro.asp?id=5">广告服务</A> - <A 
      href="http://www.csdn.net/map/map.shtm">网站地图</A> - <A 
      href="http://www.csdn.net/help/help.asp">帮助信息</A> - <A 
      href="http://www.csdn.net/intro/intro.asp?id=2">联系方式</A> - <A 
      href="http://www.csdn.net/english">English</A> </TD>
    <TD align=middle rowSpan=3><A 
      href="http://www.hd315.gov.cn/beian/view.asp?bianhao=010202001032100010"><IMG 
      border=0 height=48 src="CSDN_文档中心_堆：欢乐和痛苦.files/biaoshi.gif" 
    width=40></A></TD></TR>
  <TR align=middle>
    <TD vAlign=top>百联美达美公司 版权所有 京ICP证020026号</TD></TR>
  <TR align=middle>
    <TD vAlign=top><FONT face=Verdana>Copyright &copy; CSDN.net, Inc. All rights 
      reserved</FONT></TD></TR>
  <TR>
    <TD height=15></TD>
    <TD></TD></TR></TBODY></TABLE></DIV>
<DIV></DIV><!--内容结束//--><!--结束//--></BODY></HTML>
上一页 12
⌨️ 快捷键说明

复制代码 Ctrl + C
搜索代码 Ctrl + F
全屏模式 F11
切换主题 Ctrl + Shift + D
显示快捷键 ?
增大字号 Ctrl + =
减小字号 Ctrl + -