面试题答案
一键面试1. 频繁的小内存块分配与释放
- 原因：应用程序在运行过程中，如果反复地请求和释放小块内存。例如，在处理大量短生命周期的对象时，每次分配一小块内存来存储对象数据，使用完毕后又释放该内存块。这样不断地分配和释放，就会在内存中留下许多不连续的小块空闲内存，从而导致内存碎片化。
- 示例：在一个实时日志记录系统中，每产生一条新日志就分配一块小内存用于记录日志内容，日志记录完成后释放该内存。若日志产生频率极高，就容易出现这种情况。
2. 内存分配算法特性
- 固定大小块分配算法：某些内存分配算法采用固定大小的内存块进行分配。例如，将内存划分为大小固定的块，如16字节、32字节等不同规格的块。当应用程序请求的内存大小与这些固定块大小不匹配时，会造成内存浪费和碎片化。比如，一个只需要10字节的对象，可能会被分配到16字节的块，剩余6字节就被浪费，并且这些浪费的小块内存很难被再次利用。
- 首次适配算法问题：首次适配算法在寻找合适内存块时，会从内存起始位置开始查找第一个满足大小要求的空闲块。如果频繁分配和释放不同大小的内存块，可能会导致大的空闲块被分割成许多小的空闲块，分布在内存各处。后续再请求较大内存块时，可能由于这些小空闲块不连续而无法满足需求，即使总的空闲内存空间足够。
3. 内存管理粒度
- 粗粒度管理：如果内存管理系统的粒度较粗，例如每次分配内存的最小单位较大。当应用程序需要分配小于这个最小单位的内存时，也会按照最小单位进行分配，造成内存浪费，进而产生碎片化。比如，内存管理系统以4KB为最小分配单位，而应用程序经常只需要几百字节的内存，就会导致大量的内存浪费和碎片化。
- 细粒度管理：虽然细粒度管理能减少单个分配的内存浪费，但频繁的细粒度分配和释放操作更容易导致碎片化。因为细粒度管理下，内存块更小，分配和释放操作更加频繁，产生不连续空闲块的可能性更大。
4. 缓存数据结构设计
- 链表结构：如果缓存采用链表结构来管理内存块，在频繁插入和删除节点（对应内存块的分配与释放）的过程中，链表节点间的空闲空间会变得碎片化。例如，双向链表管理的内存块，删除一个节点后，该节点所占据的内存空间成为空闲块，但这个空闲块与链表其他空闲块不连续，随着操作增多，碎片化加剧。
- 哈希表结构：哈希表用于内存缓存管理时，可能因为哈希冲突等原因，导致内存使用不连续。例如，当多个缓存对象通过哈希函数映射到相同位置时，可能需要采用链地址法等方式解决冲突，这会在哈希表内部形成一些额外的内存占用和不连续空间，随着缓存数据的动态变化，可能导致碎片化。