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Symbian OS內存管理介紹

52RD.com 2005年12月21日 52RD社區            評論:0條 我來說兩句
  

在Symbain OS中內存管理的主要任務是:如何為程序分配內存以及如何在程序的內部分配內存。
Symbian OS 程序最根本和基礎的東西就是內存,作為一個有限的資源,必須小心細致地處理,特別是當有錯誤或異常發生的時候。正是由于這樣的原因,在支持清理機制的API中,異常處理和內存管理幾乎是綁在一起的。
Uikon核心框架使用這些支持清理機制的API來管理內存,使GUI程序的基礎架構具有良好的性能和表現。GUI程序還支持異常情況下內存清理,以及調試模式下的內存泄露檢測。

一、Symbian OS的清理機制(cleanup)
清理機制是Symbain OS 程序對于程序異常處理的一種特有方式。當異常發生時,清理機制將清理錯誤的內存區域。Symbian OS的清理策略和它所有類的基類CBase類有著密切關系。要了解Symbian OS清理機制就必須清楚以下三個概念:異常處理(exception handling)、清理棧(cleanup stack)以及通用清理項(general cleanup item)。

1、異常處理 (Exception Handling)
Symbian OS沒有使用C++的try…catch異常處理方式,而是使用了它自己所特有的方式:leave。在Symbian OS中,異常以 leave 的形式出現,trap harness可以在程序中設置一個點,使程序發生leave時回跳到這個點上,宏TRAP和TRAPD 可以在程序中設置這個點。調用系統API User 類的一些靜態函數可以觸發Leave ,例如 User::Leave()方法,這就相當于主動地拋出異常,當然某些系統函數或是用戶代碼,也有可能發生leave。

2、清理棧(Cleanup Stack)
當 leave 發生時,任何分配了資源的heap內存,例如通過new()方法創建的對象,他們將被孤立,因為leave一旦發生已指向他們的指針就不存在了,這樣就導致了內存泄漏。為了防止內存泄漏發生,程序就有要記錄那些已經被創建的對象,如果程序運行發生leave,那么系統可以自動找到并清理他們所占用的內存。這些工作可以通過清理棧來完成。CleanupStack類是支持清理棧的一個類。GUI應用程序擁有一個由應用程序框架所提供的清理棧,其他的應用程序必須用CTrapCleanup 類自己構建一個清理棧。

3、通用清理項(General Cleanup Item)
在默認情況下,清理棧只處理那些 CBase-based 類(也就是它所處理的類必須是由 CBase類繼承下來的)和那些untyped 類型對象(用一個簡單的內存釋放語句就可以釋放的對象)。通用清理項(General Cleanup Item)使其他類型的對象也可以放到清理棧中。TCleanupItem類是支持通用清理項的一個類。

二、Symbian OS的內存分配
內存分配管理的目的在于 能夠使Symbian OS 進程通過底層函數訪問和操縱內存區域。絕大多數的客戶端程序不需要直接使用這些函數,那些在進程間共享內存區域以及在一個進程的線程間共享內存區域的程序會使用這些底層函數來管理內存。這里有兩個概念需要了解 chunk(塊) 和 heap(堆)。
1、Chunk(塊)
chunk 是一組線性相鄰的內存地址在RAM 中的映射。進程創建以后,它的地址空間包括1到3個chunk:
(1)stack/heap chunk:這里包括了進程的主線程所要使用的stack 和 heap。所以這個chunk 通常是進程所必須的。
(2)code chunk:這個chunk 只有當進程被加載到RAM時才出現。
(3)data chunk:只有當進程擁有靜態數據的時候才會有這個chunk。

當然,程序可以還創建額外的chunk。 一個全局的chunk可以被其他進程訪問,這樣就實現了大量內存的共享。RChunk 類提供了對chunk的支持。TFindChunk 類可以用來查找其他進程創建的全局chunk。

2、Heap(堆)
heap 通常用于顯式的動態內存分配 。Symbian OS定義了C++中new操作符創建對象到當前線程的heap中。Heap的功能可以是:
•監控內存泄漏:對于一個GUI程序來說,這個是經常發生的。
•在同一進程的線程間進行共享。
•在單元一級上進行訪問和操作。
RHeap類提供了對heap的支持。如果heap 是當前線程的 heap,那么使用等價系統靜態方法API 的User 類 將更加方便。這些系統靜態方法API 同樣也提供了宏來管理內存,以防止內存泄漏。

三、進程和地址空間
Symbian OS 的程序可以包含若干進程,每個進程包含若干在概念上并發執行的線程。每一個用戶進程都有他自己私有的地址空間。一個用戶進程不可以直接訪問另外一個用戶進程的地址空間。進程包括若干線程,他們運行在進程的特權級。
Kernel 進程是一個比較特殊的進程,它的線程運行在超級訪問者級別,這個進程通常包括兩個線程。
Kernel server 線程:是一個原始的進程,在系統啟動時就已經存在。它可以在heap執行核心函數請求的內存分配或重新分配。
null 線程:當系統中沒有其他可運行的線程時這個線程就開始運行,null 線程使處理器處于空閑狀態,減少耗電

線程的地址空間包括若干chunk,在剛創建的時候,進程只有一個線程和1到3個chunk。如果進程創建了新的線程,那么一個新的chunk將被創建被分配給這個線程。每一個chunk都包括一個了stack,如果線程沒有共享當前heap,那么在chunk中也將包括heap。

四、Chunks(塊)
Chunk 把RAM映射到一個連續的虛擬地址。一個chunk中包括了一個保留區(reserved region)和和委托區(committed region)。保留區是一個連續的虛地址區域,它的大小可能是整個chunk的大小。在委托區中存放了真正映射到RAM的地址。chunk的大小是可以被動態修改的,允許委托區也可以修改大小,他的范圍是從0一直到保留區大小,是處理器頁面大小的整數倍。這樣,就允許進程獲得更多的內存空間。通常,委托區起始地址位于保留區底部。另外還可以創建 double-ended chunk ,那么委托區將是保留區的任意連續子集,他的大小也是處理器頁面大小的整數倍,這種Chunk的委托區可以有兩個頂端和底端,并且它們的大小也是可變的。
在chunk創建時可以指定chunk的最大空間,保留區大小應該小于這個最大值。.盡管這樣,如果保留區請求比當前chunk更大的空間,那么chunk可以被重新分配空間,以允許保留區擴大。保留區可以擴大到撐滿整個chunk.。

Local chunks(本地 chunk)
如果一個chunk對于創建它的進程是私有的,不允許被其他用戶進程訪問,那么那么這個chunk就是本地chunk,本地chunk是沒有名字的。

Global chunks(全局chunk)
如果一個chunk可以被其他進程訪問,那么這個chunk就是全局chunk。全局chunk是有名字的,這樣,進程可以根據chunk的名字來訪問他們。當進程打開一個全局chunk的時候,他把chunk映射到自己的地址空間,這樣就可以對chunk進行直接訪問和數據共享了。如果已經知道了chunk的名稱,那么使用 RChunk::OpenGlobal() 可以直接打開chunk.。如果只知道了chunk的部分名字,那么可以使用帶 TFindChunk 型參數的 RChunk::Open()方法來打開chunk.。

五、Heaps(堆)

Each thread has a chunk which contains that thread’s program stack. For the main thread of a process, this chunk also contains the thread’s heap. A program’s request for memory is allocated from this heap. For example, a code fragment such as:

每一個線程都有一個包含了自身程序棧(program stack)的chunk。.對于進程的主線程來說,這個chunk中同樣也包含了線程heap。程序對于內存的請求都是從這個heap的地址空間來分配的,例如有以下代碼:

CArrayFixFlat<...>* fixflat;
...
fixflat = new (ELeave) CArrayFixFlat<...>(3);

程序請求了heap中部分的內存地址,并把地址返回給調用者。請求heap中的內存必須是顯式的,同樣,釋放這些內存時也必須進行顯式調用。

Structure of a heap(heap 結構)
heap包括兩個單元列表。一個是已經分配的內存單元列表,一個是還未分配的內存單元列表。兩個列表都在heap對象上。內存單元由單元頭和單元體組成,單元體實際上就是一個內存區。單元頭是在e32std.h 中定義的 RHeap::SCell 結構體,他是RHeap類的一部分。

如何共享heap
heap通常被同一個進程的線程所共享當一個線程創建時:
&#8226;它可以和父線程使用同一個heap。
&#8226;父線程同時為新線程創建一個新的heap。
&#8226;新線程使用系統為它創建的heap。
這里,只有第一和第二中情況可以認為是heap的共享。

(52RD.com)
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