.Net GC从空闲列表里面分配对象

1.前言

空闲列表(free_list)实质上是GC经过垃圾回收之后形成的碎片空间，它的空间可以进行重新分配新的对象。本篇看下它的重新分配过程。

2.概述

当进行一个对象分配的时候，如果是慢速分配(JIT_New)的时候，它会查找空闲列表里面是否有足够的空间来分配这个对象。如果有就把这个对象放到空闲列表里面去。

CLR堆栈如下：

>  WKS::gc_heap::a_fit_free_list_p  C++
   WKS::gc_heap::soh_try_fit  C++
   WKS::gc_heap::allocate_soh  C++
   WKS::gc_heap::try_allocate_more_space  C++
   WKS::gc_heap::allocate_more_space  C++
   WKS::gc_heap::allocate  C++
   WKS::GCHeap::Alloc  C++
   Alloc  C++
   AllocateObject  C++
   JIT_New  C++
//此处省略一万行
   RtlUserThreadStart()  未知

着重看下这个a_fit_free_list_p函数，它就是进行空闲列表分配，关键代码如下：

BOOL gc_heap::a_fit_free_list_p (int gen_number,
                                 size_t size,
                                 alloc_context* acontext,
                                 uint32_t flags,
                                 int align_const)
{
    BOOL can_fit = FALSE;
    //获取当前收集代地址
    generation* gen = generation_of (gen_number);
    //获取当前收集代 空闲列表一直
    allocator* gen_allocator = generation_allocator (gen);
    //遍历冫空闲列表里面的bucket，找到何时的空间存储对象
    for (unsigned int a_l_idx = gen_allocator->first_suitable_bucket(size); a_l_idx number_of_buckets(); a_l_idx++)
    {
        //索引的空闲列表的头部指针
        uint8_t* free_list = gen_allocator->alloc_list_head_of (a_l_idx);
        uint8_t* prev_free_item = 0;
        //如果获取到的空闲列表空间不为0
        while (free_list != 0)
        {
            //获取当前索引空闲了free_list里面bucket的长度
            size_t free_list_size = unused_array_size (free_list);
           //如果需要分配对象长度小于free_lis里面获取的长度，那么表示对象可以放入空闲列表
            if ((size + Align (min_obj_size, align_const)) unlink_item (a_l_idx, free_list, prev_free_item, FALSE);
                //计算出对象需要的空间也就是参数size,最终需要分配的长度
                size_t limit = limit_from_size (size, flags, free_list_size, gen_number, align_const);
                //收集代静态数据new_allocation减去对象最终分配空间大小
                dd_new_allocation (dynamic_data_of (gen_number)) -= limit;
                //空闲列表头部指针+对象占用空间大小，指向的是剩余的空间地址
                uint8_t*  remain = (free_list + limit);
                // 当前代的空闲列表大小减去分配对象的大小，剩余值remain_size
                size_t remain_size = (free_list_size - limit);
                //如果剩余值，大于或者等于一个空闲列表的大小
                if (remain_size >= Align(min_free_list, align_const))
                {
                   //重新把它作为空闲列表，放入free_list的bucket里面去
                    make_unused_array (remain, remain_size);
                    gen_allocator->thread_item_front (remain, remain_size);
                    assert (remain_size >= Align (min_obj_size, align_const));
                }
                else  //如果剩余值小于
                {
                    //这里直接把剩余值给分配对象大小得了，也就是上面计算的分配对象大小+剩余的空间
                    limit += remain_size;
                }
                //代的空闲空间减去对象需要的空间 
                generation_free_list_space (gen) -= limit;
                assert ((ptrdiff_t)generation_free_list_space (gen) >= 0);
                //把alloc_context指向计算的空间，对象就分配到alloc_context指向的地址
                adjust_limit_clr (free_list, limit, size, acontext, flags, 0, align_const, gen_number);


                can_fit = TRUE;
                goto end;
            }         
        }
    }
end:
    return can_fit;
}

以上整体的思路是

1.先找到当前垃圾回收的代2.通过这个代找到次代的空闲列表3.遍历循环空闲列表里的number_of_buckets,以找到合适的空间放置需要分配的对象4.如果找到了此空间，就设置alloc_context指向此空间。对象分配就通过alloc_context来分配。

它这个整体上是操作空闲列表管理类，然后通过空闲列表管理类给对象分配空间。