Netty内存池实现

首先介绍些netty内存池的层级结构，主要分为Arena、ChunkList、Chunk、Page、Subpage这5个层级，这几个层级的关系由大到小，如下图所示：

PoolArena.png

Arena代表1个内存区域，为了优化内存区域的并发访问，netty中内存池是由多个Arena组成的数组，分配时会每个线程按照轮询策略选择1个Arena进行内存分配。
1个Arena由两个PoolSubpage数组和多个ChunkList组成。两个PoolSubpage数组分别为tinySubpagePools和smallSubpagePools。多个ChunkList按照双向链表排列，每个ChunkList里包含多个Chunk，每个Chunk里包含多个Page（默认2048个），每个Page（默认大小为8k字节）由多个Subpage组成。
每个Arena由如下几个ChunkList构成：

• PoolChunkList<T> qInit：存储内存利用率0-25%的chunk
• PoolChunkList<T> q000：存储内存利用率1-50%的chunk
• PoolChunkList<T> q025：存储内存利用率25-75%的chunk
• PoolChunkList<T> q050：存储内存利用率50-100%的chunk
• PoolChunkList<T> q075：存储内存利用率75-100%的chunk
• PoolChunkList<T> q100：存储内存利用率100%的chunk

每个ChunkList里包含的Chunk数量会动态变化，比如当该chunk的内存利用率变化时会向其它ChunkList里移动。
每个Chunk里默认包含2048个Page。
每个Page包含的Subpage的大小和个数由首次从该Page分配的内存大小决定，1个page默认大小为8k，如果首次在该page中需要分配1k字节，那么该page就被分为8个Subpage，每个Subpage大小为1k。

在PoolArena中申请内存的流程图如下：

在PoolArena中申请内存.png

• 对于小于pageSize大小的内存，会在tinySubpagePools或smallSubpagePools中分配，tinySubpagePools用于分配小于512字节的内存，smallSubpagePools用于分配大于512小于pageSize的内存。
• 对于大于pageSize小于chunkSize大小的内存，会在PoolChunkList的Chunk中分配。
• 对于大于chunkSize大小的内存，直接创建非池化Chunk来分配内存，并且该Chunk不会放在内存池中重用。

对于在q050、q025、q000、qInit、q075这些PoolChunkList里申请内存的流程图如下：

在PoolChunkList中申请内存.png

• 在PoolChunk中，数组组织呈完美二叉树数据结构。二叉树叶子节点为2048个Page，每个Page的父节点用于分配pageSize*2大小内存，同理，对于Page叶子节点的父节点的父节点，用于分配pageSize*4大小的内存，后面以此类推。
• 在初始状态时，tinySubpagePools和smallSubpagePools为空，因此最初分配小于pageSize的内存时，需要新建1个PoolChunk来分配这块小内存，PoolChunk会对Page分类成若干Subpage，然后用Subpage分配这块小内存，最后会把该Subpage放在tinySubpagePools或smallSubpagePools中。