BOEHM GC原理

從上次分配原理中知道，給出一個指針，可以根據二級數組找到HBLKHDR的描述信息，根據HBLKHDR又能知道其對應的OBJ大小。再根據指針對齊原理，知道指針會存儲在OBJ內的地方(遍歷整個OBJ，將可能為指針的都拿出來檢查)。經過這幾層可以得到引用樹。

具體實現為首先將所有線程暫停(pthread_kill SUSPEND，當然不能把自己這個線程也掛起，相關宏為#define STOP_WORLD GC_stop_world)

然后訪問各個線程的堆棧頂及底部(GC創建每個線程時會獲取底部指針，而線程在處理SUSPEND信號時，會將當前棧頂指針保存到GC_THREAD結構中，每個線程都對應一個GC_THREAD結構)，然后遍歷所有線程的棧內存，按照指針存儲對齊原理。

獲取可能的指針(判定該指針是否是有效指針的方式是：BOEHM會保存自己從HEAP分配內存的最低地址和最高地址，若判定的指針位于該區間，則認為其可能為一個指針)，再通過二級數組獲取該指針對應的HBLKHDR。

若未找到(這種屬于異常情況了，未找到，卻可能被引用，有可能是非BOEHM分配的內存，則將該內存對應PAGE地址放入BLACKLIST中，不能用來分配了，否則有幾率存在碰撞可能，一般情況下很少會發生，這個應該是BOEHM后來打的補丁，暫不關注)

找到HBLKHDR后，會檢查該PAGE是否為空閑狀態(已被分配到ok_freelist中后，PAGE會被設置為非空閑)

若為空閑，則忽略該指針(因為未指向有效對象)，若是，則標記該指針指向的OBJ為使用狀態，并將對應的標記位設置為可用(每給出一個指針，都能根據HBLKHDR知道該OBJ的大小，因為其中存儲了hb_sz字段)，然后再遍歷該OBJ，找出可能的指針，并一一標記。
在整個標記過程開始前，GC會清除所有HBLKHDR的標記字段(此時其他線程已暫停)，所有的HBLKHDR有一個隊列頭，遍歷隊列能獲取到所有的HBLKHDR。然后標記完成后，被標記的說明存在引用，未被標記的則會被釋放到ok_freelist，若整個HBLKHDR所有標記都未被設置，則會將HBLKHDR還回到GC_hblkfreelist中，并且會根據其地址，將相鄰的PAGE合并成大PAGE再調整其在GC_hblkfreelist中的存儲位置。

這里介紹時忽略了其執行的細節(因為研究時重點看了其管理內存的方式，對于回收分為幾個過程，并通過管理回收狀態來標記和清掃，并最終回收，整個過程的代碼較為晦澀，所以只管理其重點部分)。

相關堆棧

這里未研究其他全局數據GC方式，原理跟堆棧中引用類似。

總結

MONO按照16字節內存的對齊方式分配內存，每分配一個對象時，會根據其內存大小并嘗試分配ok_freelist，若程序存在一堆小內存對象，且其對象大小為16,32,48等內存大小，則會生成三個ok_freelist鏈表，每個鏈表占用了一個PAGE，若這些對象數量不大，則會導致內存的浪費。

將16和32字節大小的對象定義更大，讓其接近48字節，這樣所有的小對象都未48字節，反而能節省MONO內存(因為只用分配一個PAGE即可以滿足這些小內存對象的分配)。 定義的對象占用內存盡量壓縮，因為GC時會遍歷整個OBJ，因此如果OBJ越大，那么GC訪問的內存就會越多，當然也就越慢，因此對象在能實現機制的前提下，越小越好。

上述兩條看起來有些沖突，其表達的意思是：

對于一些小對象，盡量讓其按照某一個GRANULE對齊(當然，若某種GRANULE的對象有很多，則不需要特地處理)，盡量節省內存(因為如果某個GRANULE的對象很少，則浪費了1整個PAGE)；而GC會遍歷內存，因此定義對象時，內存能用更小的字節表達，則盡量小，一些字段順序進行調整能使得編譯時進行內存對齊的開銷更小，有可能也能節省部分內存。

相關資源及從系統分配內存對齊方式

Mono官網?http://www.mono-project.com/docs/
BOEHM項目官網?http://www.hboehm.info/

其使用到的與從堆中分配內存相關的函數為sbrk，同時也調用了一個不常用的函數mprotect，用來改變內存段屬性(會用來作為輔助調試的方式)，在預分配時先改為PROT_NONE，只有真正分配給應用使用時，才設置為可訪問，這樣如果存在內存越界等行為，可以在測試階段發現。GC_unix_sbrk_get_mem接口會調用sbrk，分配內存前會保證分配給上層的地址是按照頁面對齊的，

其具體實現為：

因為其上面所描述的分配HBLKHDR描述PAGE塊時，基本前提是內存塊按照PAGE_SIZE對齊。
?

CUBE調用的部分接口回顧

1.通過閱讀MONO GC算法，回頭再看CUBE調用的接口mono_object_is_alive，就比較容易理解了，是通過讀取二級數組獲取到對應指針的HBLKHDR后，查找其中對應的hb_mark BIT位，來判定某個OBJ是否存活；

2.Cube通過調用mono_object_is_alive來判定對象存活，然后該接口在sgen GC算法中已廢棄，若UNITY后續更新MONO版本，CUBE該功能將可能失效(需要用新的方式)；

3.Mono_object_is_alive一定要在gc_collect()調用完成后才能調用，否則無法獲取到正確信息(因為只有GC完成后才能判定是否存活，在GC_malloc調用后，并不會設置HBLKHDR相應的mark標記(這么做應該為了簡便，因為只有GC回收內存時才需要標記，分配內存不標記，待GC階段再標記))；

總結

以上是生活随笔為你收集整理的BOEHM GC原理及总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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