Visual Studio + SOS 小實驗
咋一看標題，覺得有些奇怪，同步塊索引和HashCode有啥關系呢。從名字上來看離著十萬八千裡。在 不知道細節之前，我也是這樣想的，知道細節之後，才發現這兩兄弟如此親密。我們還是先來用Visual Studio + SOS，看一個東西，下面是作為小白兔的示例代碼：
1: using System;
2: public class Program
3: {
4: static void Main()
5: {
6: Foo f = new Foo();
7: Console.WriteLine(f.GetHashCode());
8:
9: Console.ReadLine();
10: }
11: }
12: //就這麼一個簡單的類
13: public class Foo
14: {
15:
16: }
（使用Visual Studio + SOS調試的時候，請先在項目的屬性，調試欄裡設置“允許非托管代碼調試” ）
我們分別在第7行，第9行設置斷點，F5運行，當程序停在第一個斷點處時（此時f.GetHashCode()還沒 有執行），我們在Visual Studio的立即窗口裡輸入：
1: .load sos.dll
2: extension C:\Windows\Microsoft.NET\Framework\v2.0.50727\sos.dll loaded
3: !dso
4: PDB symbol for mscorwks.dll not loaded
5: OS Thread Id: 0x1730 (5936)
6: ESP/REG Object Name
7: 0013ed78 01b72d58 Foo
8: 0013ed7c 01b72d58 Foo
9: 0013efc0 01b72d58 Foo
10: 0013efc4 01b72d58 Foo
使用.load sos.dll加載sos模塊，然後使用!dso，我們找到了Foo類型的f對象的內存地址：01b72d58 ，然後使用Visual Studio調試菜單下的查看內存的窗口，查看f對象頭部的內容：
陰影遮住的00 00 00 00就是同步塊索引所在的地方了，可以看得出來，此時同步塊索引的值還是0（ 後面會對這個做解釋），然後繼續F5，程序運行到下一個斷點處，這個時候f.GetHashCode()也已調用了 ，細心的你就會發現，原來對象同步塊索引所在的地方的值變了：
Visual Studio這個內存查看器有個很好的功能，對內存變化的以紅色標出。我們看到，原來是00 00 00 00變成了現在的4a 73 78 0f。嗯，看來HashCode的獲取和同步塊索引還是有一些關系的，不然調用 GetHashCode方法為什麼同步塊索引的值會變化呢。再來看看Console.WriteLine(f.GetHashCode())的輸 出：
不知道著兩個值有沒有什麼關系，我們先把它們都換算成二進制吧。注意，這裡的4a 73 78 0f是低位 在左，高位在右，下面的十進制是高位再左，低位在右，那4a 73 78 0f實際上就是0x0f78734a了。
0x0f78734a：00001111011110000111001101001010
58225482：00000011011110000111001101001010
Rotor源代碼
我們先用0補齊32位，突然發現這兩者低26位居然是一模一樣的（紅色標出的部分），這是巧合還是必 然？為了一探究竟只好搬出Rotor的源代碼，從源代碼裡看看是否能發現什麼東西。還是遵循老路子，我 們先從托管代碼開始：
1: public virtual int GetHashCode()
2: {
3: return InternalGetHashCode(this);
4: }
5: [MethodImpl (MethodImplOptions.InternalCall)]
6: internal static extern int InternalGetHashCode(object obj);
在本系列的第一篇文章已經提到過，標記有[MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall)]特性的 方法是使用Native Code的方式實現的，在Rotor中，這些代碼位於sscli20\clr\src\vm\ecall.cpp文件中 ：
1: FCFuncElement("InternalGetHashCode", ObjectNative::GetHashCode)
2: FCIMPL1(INT32, ObjectNative::GetHashCode, Object* obj) {
3: DWORD idx = 0;
4: OBJECTREF objRef(obj);
5: idx = GetHashCodeEx (OBJECTREFToObject(objRef));
6: return idx;
7: }
8: FCIMPLEND
9: INT32 ObjectNative::GetHashCodeEx(Object *objRef)
10: {
11: // This loop exists because we're inspecting the header dword of the object
12: // and it may change under us because of races with other threads.
13: // On top of that, it may have the spin lock bit set, in which case we're
14: // not supposed to change it.
15: // In all of these case, we need to retry the operation.
16: DWORD iter = 0;
17: while (true)
18: {
19: DWORD bits = objRef- >GetHeader()->GetBits();
20:
21: if (bits & BIT_SBLK_IS_HASH_OR_SYNCBLKINDEX)
22: {
23: if (bits & BIT_SBLK_IS_HASHCODE)
24: {
25: // Common case: the object already has a hash code
26: return bits & MASK_HASHCODE;
27: }
28: else
29: {
30: // We have a sync block index. This means if we already have a hash code,
31: // it is in the sync block, otherwise we generate a new one and store it there
32: SyncBlock *psb = objRef->GetSyncBlock();
33: DWORD hashCode = psb->GetHashCode();
34: if (hashCode != 0)
35: return hashCode;
36:
37: hashCode = Object::ComputeHashCode();
38:
39: return psb- >SetHashCode(hashCode);
40: }
41: }
42: else
43: {
44: // If a thread is holding the thin lock or an appdomain index is set, we need a syncblock
45: if ((bits & (SBLK_MASK_LOCK_THREADID | (SBLK_MASK_APPDOMAININDEX << SBLK_APPDOMAIN_SHIFT))) != 0)
46: {
47: objRef- >GetSyncBlock();
48: // No need to replicate the above code dealing with sync blocks
49: // here - in the next iteration of the loop, we'll realize
50: // we have a syncblock, and we'll do the right thing.
51: }
52: else
53: {
54: DWORD hashCode = Object::ComputeHashCode();
55:
56: DWORD newBits = bits | BIT_SBLK_IS_HASH_OR_SYNCBLKINDEX | BIT_SBLK_IS_HASHCODE | hashCode;
57:
58: if (objRef->GetHeader()->SetBits(newBits, bits) == bits)
59: return hashCode;
60: // Header changed under us - let's restart this whole thing.
61: }
62: }
63: }
64: }
代碼很多，不過大部分操作都是在做與、或、移位等。而操作的對象就是這行代碼獲取的：objRef- >GetHeader()->GetBits()，實際上就是獲取同步塊索引。
想想，在第一個斷點命中的時候，同步塊索引的值還是0x00000000，那應該是下面這塊代碼執行：
1: DWORD hashCode = Object::ComputeHashCode();
2: DWORD newBits = bits | BIT_SBLK_IS_HASH_OR_SYNCBLKINDEX | BIT_SBLK_IS_HASHCODE | hashCode;
3: if (objRef->GetHeader()->SetBits(newBits, bits) == bits)
4: return hashCode;
通過Object的ComputeHashCode方法算出一個哈希值來（由於本文不是關注哈希算法的，所以這裡不討 論這個ComputeHashCode方法的實現）。然後進行幾個或操作（這裡還要與原先的bits或操作是為了保留 原來的值，說明這個同步塊索引還起了別的作用，比如上篇文章的lock），然後將同步塊索引中老的位換 掉。從這裡我們還看不出來什麼。不過，如果我們再次對這個對象調用GetHashCode()方法呢？那同步塊 索引不再為0x00000000，而是0x0f78734a，在來看看幾個定義的常量的值：
1: #define BIT_SBLK_IS_HASH_OR_SYNCBLKINDEX 0x08000000
2: #define BIT_SBLK_IS_HASHCODE 0x04000000
3: #define HASHCODE_BITS 26
4: #define MASK_HASHCODE ((1<<HASHCODE_BITS)-1)
從剛才設置hashcode的地方可以看到:DWORD newBits = bits | BIT_SBLK_IS_HASH_OR_SYNCBLKINDEX | BIT_SBLK_IS_HASHCODE | hashCode;
所以開頭的兩個if都可以通過了，返回的hashcode就是bits & MASK_HASHCODE。
這個MASK_HASHCODE是將1向左移26位=100000000000000000000000000，然後減 1=00000011111111111111111111111111（低26位全部為1，高6位為0），然後與同步塊索引相與，其實這 裡的作用不就是為了取出同步塊索引的低26位的值麼。再回想一下本文開頭的那個試驗，原來不是巧合啊 。
連上上一篇，我們可以看到同步塊索引不僅僅起到lock的作用，有時還承擔著存儲HashCode的責任。 實際上同步塊索引是這樣的一個結構：總共32位，高6位作為控制位，後26的具體含義隨著高6位的不同而 變化，高6位就像很多小開關，有的打開(1)，有的關閉(0)，不同位的打開和關閉有著不同的意義，程序 也就知道低26位到底是干啥的了。這裡的設計真是巧妙，不斷占用內存很緊湊，程序也可以靈活處理，靈 活擴展。
後記
本篇和上一篇一樣，都是單獨將獨立的內容拿出來，這樣可以更簡單的來闡述。比如在本文中，我只 設想同步塊索引做hashcode的存儲，這個時候，同步塊索引就干干淨淨（本文前面的試驗中先得到的同步 塊索引就是一個0），但實際中同步塊索引可能擔任更多的職責，比如既lock，又要獲取HashCode，這個 時候情況就更復雜，這個在後面一篇文章會綜合各種情況更詳細的說明。
