多个堆

现代内存管理器，像Ptmalloc和Tcmalloc，能够创建和管理多个堆。一个堆可以包含一个或多个段。这些段不需要在地址上连续。它们被逻辑性地组织在一起来服务一个线程集合、一个单独的特性或者一个特定的程序模块。多个堆可以让跑在多个处理器机器的多线程程序极大提高性能，而今天这样的程序是常态。还有其他的使用多个堆的优势：

将拥有这个堆的特定模块的内存问题隔离起来
它可以通过将对一个函数的多个内存请求放到同一个堆，来提供性能。同一个堆的内存块倾向于具有更好的缓存局部性。
由于同一个堆的内存块大概率是给同一个任务创建的，他们倾向于有相同的生命周期，从而减少内存的碎片。

作为一个例子，Windows上的C运行时为它自己的DLL单独使用一个堆。这也就是我们会看到好几个堆，即使是简单得如下面的程序。在程序退出之前，我们使用Windbg的拓展命令“!heap"来列出所有的堆。这个例子有三个堆。变量p指向一个从开始地址为0x00330000的默认堆里分配的内存块。

int main(int argc, char*argv[])
{
    void* p = malloc(8);
    return 0;
}

0:000> !heap 0
Index   Address  Name      Debugging options enabled
  1:   00150000 Segment at 00150000 to 00250000 (00007000 bytes committed)
  2:   00250000 Segment at 00250000 to 00260000 (00004000 bytes committed)
  3:   00330000 Segment at 00330000 to 00340000 (0000a000 bytes committed)

0:000> ?? p
void * 0x00000000`00333d50

一个堆在Ptmalloc的术语里被叫做arena。所有的舞台(arena)被放到一个循环链接的列表中。为了保护堆数据结构的完整性，当一个线程在操作它，也就是分配和释放内存，的时候，它会被锁住用来排他性访问。如果另外一个内存请求从另一个线程来，访问会被拒绝。不同于等待前一个线程完成和释放arena，Ptmalloc会试图找到列表上的下一个可用舞台。

如果成功，这个请求会被这个舞台满足。如果下一个舞台人就被其他线程占用，那么Ptmalloc会继续沿着列表寻找，知道一个空闲的舞台被找到。如果整个列表搜索完仍未找到可以立即使用的舞台，一个新的舞台会被创建和链接到已有的列表里。这个新的舞台会用来分配内存请求。每一个线程局部变量会被赋予给每一个线程，从而记录上一个满足一个内存分配的舞台。

线程会试图使用这个舞台满足新的请求，因为这样有更好的机会来锁住它和分配具有更好缓存局部性的内存。

XT:TCmalloc有类似的结构吗？待补充。？？

Effective Debugging

多个堆