如何停止线程并将其寄存器清空到堆栈中？

Question

我正在C++中创建一个并发内存回收算法。定期执行mutator线程的堆栈需要检查，以便我可以看到线程当前拥有哪些引用。在这个过程中，我还需要检查mutator线程的寄存器以检查可能存在的任何引用。

很明显，许多JVM和C＃虚拟机在做垃圾收集周期的过程中没有问题。但是，我一直无法找到这个问题的确切解决方案。

为了检查根集（如果可以的话）（或者知道它是如何完成的），我无法弄清楚Bohem垃圾回收器正在发生什么，我真的很想知道。

理想情况下，我将能够使中断线程中断，并执行一段处理程序代码，它会报告它是PC，并将基于寄存器的引用清空到堆栈中，然后可能有助于完成收集周期。我相信大多数系统中的大多数编译器会在调用中断或信号处理程序时自动刷新寄存器，但我不清楚具体情况或如何访问这些数据。看起来单独的堆栈可能用于中断和信号处理程序。另外，我找不到有关如何定位特定线程或如何发送信号的任何信息。 Windows似乎并不支持这种信号形式，并且我希望我的系统能够在x86-64处理器上的Linux和Windows上运行。

编辑：在某些情况下使用SuspendThread（），尽管安全点似乎是首选。任何想法为什么？有没有办法处理持久的I/O等待或其他等待内核代码返回的方法？

Answer 1

我认为这是一个非常有趣的问题，所以我深入了解了一下。事实证明，热点JVM使用一种称为“安全点”的机制，它使JVM的线程协作地全部停止，以便GC可以开始。换句话说，启动GC的线程不会强行停止其他线程，其他线程会通过各种巧妙的机制自动挂起。

我不相信JVM扫描寄存器，因为定义了一个安全点，使得所有的根都是已知的（我认为这意味着在内存中）。

更多信息参见：

• HotSpot Glossary - 其限定safepoints
• safepoint.cpp - 在热点源实现safepoints
• A slide deck描述的一些细节safepoints（看10个滑动或所以in）

关于你希望“中断”所有线程，根据幻灯片I如上所述，线程挂起在Solaris和Linux上是“不可靠的，例如虚假信号”。我不确定幻灯片所指的线程暂停有甚么机制。

Answer 2

在windows上，您应该可以使用SuspendThread（和ResumeThread）以及GetThreadContext（如Hans提到的）。所有这些函数都会处理您想要定位的特定线程。

要获得当前进程中所有线程的列表，请参阅this（toolhlp32在x64上工作，尽管其命名方式很糟糕......）。

作为感兴趣的一点，将寄存器刷新到x86上的堆栈的一种方法是使用PUSHAD汇编指令。