Python 的内存管理

参考：B站码农高天

本文假定 CPython。

以下只是内存管理系统的一个层级（概念模型），不代表其具体实现。

目的

为什么需要自己的内存管理系统？因为 Python 在允许过程中会建立大量小的 objects，

Python 的内存管理分为三层：Block, Pool, Arena，其中 block 就是一块小的连续内存，直接存储了对应数据，pool 则储存了大量内存相同的 blocks，不同的 pool 储存的 block 的大小可能不同，因此其 size 也不同，arena 储存了大量的 pool。

block 的大小是 8 的倍数，pool 的大小是 4 KB（与内存页一样大），arena 的大小则是 256 KB。

Python block 的大小永远是 8 的倍数。申请内存不是 8 的倍数时，Python 会先做内存对齐，找到大于该数的第一个 8 的倍数。例如申请 13 B 的内存时，会将数据存储在 16 B 的block 内。

这样做的好处是减少内存的碎片化，有助于速度的提升。

由于每个 pool 保存相同大小的 blocks，所以每个 pool 也都有一个 size 变量，标识了这个 pool 里面 block 的大小。

Python 还有一个 usedpools 工具，它是一个数组保存了指向各个大小的 pool 的指针，其 index 0 的位置指向 size 为 8 的 pool，1 指向 16，2 指向 24……一般地，i 就指向 8(i + 1) 的 pool

Python 向操作系统申请和退还内存时，都是以 arena 为层级进行的。

申请时，对于小于等于 512 B 的内存，Python 使用自己的内存管理系统；对于大于 512 B 的内存，Python 会调用 C 的 malloc 函数，向操作系统直接申请堆内存。