SSCLI中GC垃圾回收源码分析(2) - GarbageCollect()与Spin Lock

继续接着上篇的分析，

F11从Fcall中跳出来，就到了sscli20\clr\src\vm\gcsmp.cpp中关于Garbage Collect的最外部的方法GCHeap::GarbageCollect：

HRESULT
GCHeap::GarbageCollect (int generation, BOOL collect_classes_p)
{

    UINT GenerationAtEntry = GcCount;
    //This loop is necessary for concurrent GC because
    //during concurrent GC we get in and out of
    //GarbageCollectGeneration without doing an independent GC
    do
    {
        enter_spin_lock (&gc_heap::more_space_lock);

        COUNTER_ONLY(GetPrivatePerfCounters().m_GC.cInducedGCs ++);

        int gen = (generation < 0) ? max_generation :
            min (generation, max_generation);
        GarbageCollectGeneration (gen, collect_classes_p);

        leave_spin_lock (&gc_heap::more_space_lock);

    }
    while (GenerationAtEntry == GcCount);
    return S_OK;
}

这里使用一个do-While循环的主要目的，是由于在并发GC的时候，需要在不同的时间进进出出地调用GarbageCollectGeneration方法。而在一个非并发独立的GC中，则不需要这种循环。

在enter_spin_lock和leave_spin_lock成对使用，这两句的主要功能，就是访问位于sscli20\clr\src\vm\gcsmppriv.h的GC Heap中定义的一个Spin Lock：

GCSpinLock more_space_lock; //lock while allocating more space

more_space_lock主要在以下三种情况下使用：

1. 线程希望增加CPU分给这个线程的使用时间的时候。
2. 线程在需要分配一大块内存区域的时候。
3. GarbageCollect在实现的时候，实际调用的是GarbageCollectGeneration方法，使用more_space_lock来阻止GarbageCollect之后程序直接调用GarbageCollectGeneration方法进行GC。

关于Spinlock的读写在SSCLI中的实现，可以在sscli20\clr\src\vm\gcsmp.cpp中找到：

inline
static void enter_spin_lock (LONG volatile * lock)
{
retry:

    if (FastInterlockExchange (lock, 0) >= 0)
    {
        unsigned int i = 0;
        while (*lock >= 0)
        {
            if (++i & 7)
                __SwitchToThread (0);
            else
            {
                WaitLonger(i);
            }
        }
        goto retry;
    }
}

这里， FastInterlockExchange是比较有意思的。Spinlock的实现，是一个thread对一个flag标志位通过死循环来不停的查询，直到这个Flag可用为止。出于效率和安全性的多方面因素的考虑，因为一个object是否可以使用，是在object的synblock里面有一个bit位来标识spinlock的，因此这个地方的FastInterlockExchange的实现，是直接使用汇编代码来高效的实现，可以在sscli20\clr\src\vm\i386\asmhelpers.asm文件中找到：

FASTCALL_FUNC ExchangeMP,8
        _ASSERT_ALIGNED_4_X86 ecx
        mov     eax, [ecx]      ; attempted comparand
retryMP:
  lock  cmpxchg [ecx], edx
        jne     retry1MP        ; predicted NOT taken
        retn
retry1MP:
        jmp     retryMP
FASTCALL_ENDFUNC ExchangeMP

对Spinlock的访问就使用上面的代码来一直读，读到相等就执行retn来退出，否则一直重复执行 cmpxchg指令来进行比较。

在得到lock之后，就到了GC的主要实现部分，位于sscli20\clr\src\vm\gcsmp.cpp中的GCHeap::GarbageCollectGeneration (unsigned int gen, BOOL collect_classes_p)。