深入探究Lua的GC算法（下）-《Lua设计与实现》

紧接着上一篇文章zblade：深入探究Lua的GC算法（上）-《Lua设计与实现》

这篇文章让我们收尾GC的具体后续操作。转载请标明出处：http://www.cnblogs.com/zblade/

3、GC的扫描阶段 GCSpropagate

只要处于这个阶段，就会分2种情况执行，一个是propagatemark，一个是atomic，让我们分别看其实现过程。

首先看处于灰色链表中一直都有对象的情况，在这步操作当中，是可以分步操作的，整个GC的分步操作，就是在这一步操作中，在每次扫描后，都会返回本次扫描标记的对象的大小之和，再下一个分步执行的时候再继续执行，而一旦进入atomic函数中，就需要一次性的执行，不能再分步执行了。

来看propagatemark函数是如何实现的：

对于table，如果该表是weak表，则退回到灰色状态，否则遍历表的数组和散列表部分进行标记，详见traversetable函数；

对于func，traverseclosure主要对func中的upval进行标记；

对于thread, 则将其移植到grayagain中，放在atomic中进行处理；

对于proto，对其中的字符串、upvalue、局部变量等进行遍历标记；

注意，这儿没有处理string\udata类型数据，这是放在其他部分进行的，不需要进行相关的标记；

 

4、GC 扫描阶段的barrier操作

由于采用分步式增量扫描标记算法，所以会出现在分步操作过程中，新增加的对象与被扫描过的对象之间有引用关系的变化，未来确保黑色对象引用的对象中有白色对象，lua提供了两种操作设计：

1）标记过程向前走一步 luaC_barrierf

如果新建对象是白色，而它被一个黑色对象引用了，那么将这个新建对象颜色从白色变为灰色；

2）标记过程向后走一步 luaC_barrierback

类似于上，此时将引用的它的黑色对象的颜色从黑色变为灰色，使得其重新被扫描一次

(或许你看出截图颜色变了，是的，回家了，又是新的编辑器了~)

从define可以看出，只有table需要进行luaC_barrierback，这是由于table本身设计，就是一个table可能会对应N个key或者value，这样如果新增一个key/value，如果将其置为灰色，然后将其加入gray链表中，这样多个添加会带来较大的性能。

采用向后，就是将该table对象退回到gray状态，这样添加多个，其实质都是只改变该table一次，注意这个gray不是改为gray链中，而是将该table加入到grayagain链中，在扫描完gray链后再扫描grayagain链即可。参考源码即可：

对比向前比较简单了：直接调用reallymarkoject

 

5、GC的atomic操作

当gray链表中对象都标记完成后，会执行一次atomic操作，注意这个操作是不能被打断的，所以叫原子操作，参考源码：

首先处理上一篇文章中提到的对open状态的upvalues，然后处理一次gray链表；

然后处理整个弱表，将lua_State指针指向meta表，然后处理一次gray链表

然后处理grayagain链表，类似于上

然后处理udata，其处理函数为luaC_separateudata:

注释很详细，注意放到tmudata链表中后，是在后续操作再集中处理一次；

处理完基本的几个数据后，atomic会把白色类型切换到下一个GC操作的白色类型，然后修改状态到回收阶段CGSsweepstring， 这儿对sweepstrgc进行了赋初值，是为了下面的字符串定位。

 

6、GC的回收阶段 GCSsweepstring/GCSsweep

首先进入的回收阶段是对字符串的处理

虽然是case，但是其实质是一个循环，每次取出散列表中的一个字符串链表，进行一次遍历回收，sweepwholelist最终会调用到sweeplist，等一下给出源码。

当处理完所有的字符串后，切换到GCSsweep状态：

关键操作是sweeplist，参看其源码：

代码中也对前面说的多色标记中的两种白色的作用做了讲解，otherwhite就是本次不可回收的白色，如果处理的对象的白色就是otherwhite，是不会被回收的

 

7、结束阶段 GCSfinalize

这是整个GC的最后阶段了，来看看其操作的源码：

首先处理，是否有前面提到的tmudata链表， 其操作函数为GCTM：

注意，udata本身有GC方法，未来确保其GC方法的调用，实在这次GC中调用G方法，但是这个udata本身，是在下一次的GC中才会被回收的。udata的GC调用则是在fasttm中调用TM_GC来实现。

初看也会迷糊怎么循环的，其实结合上面的case中的 if(g->tmudata)可以理解，为什么每次GCTM都会执行 g->tmudata的移动赋值操作。

 

最终万事大吉，本次GC流程走完，设置到GCSpause状态，等待下一次GC调用。

 

8、GC的进度控制

其实GC的调用，可以分为两种，一种是自动调用，一个是手动调用

自动调用函数： luaC_checkGC

一般不希望自动GC，可以采用setthreshold，将GCthreshold的值设置为非常大，这样不回自动触发GC

手动调用，则设置GC的相关参数 setthreshold：

estimate是对当前内存使用量的一个预估值，gcpause是一个百分比，通过lua_gc可以设置，另一个gc进度的参数是gcstepmul，其主要影响singlestep函数的调用次数，具体原因参看源码：

整个流程都在注释中讲解了，其中关键是lim的设置，然后不断的调用singlestep, 然后处理GC状态即可，注意setthreshold是设置的两次GC之间的时间间隔。由于修改了threshold，对于关闭自动GC的情况，需要再次重新设置关闭自动GC一次。

 

9、总结

对于lua的GC的原理的探究就到这儿，熟悉一门语言的GC流程后，同理去推导理解其他语言的GC会有很大帮助，同时也可以在平时使用lua的时候，对于GC的一些操作更加知其所以然。大家共勉！