]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blob - src/runtime/mfinal.go
147018ef44d7e94688502482a2b7ff49373ea7b2
[gostls13.git] / src / runtime / mfinal.go
1 // Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style
3 // license that can be found in the LICENSE file.
4
5 // Garbage collector: finalizers and block profiling.
6
7 package runtime
8
9 import (
10         "internal/abi"
11         "internal/goarch"
12         "runtime/internal/atomic"
13         "runtime/internal/sys"
14         "unsafe"
15 )
16
17 // finblock is an array of finalizers to be executed. finblocks are
18 // arranged in a linked list for the finalizer queue.
19 //
20 // finblock is allocated from non-GC'd memory, so any heap pointers
21 // must be specially handled. GC currently assumes that the finalizer
22 // queue does not grow during marking (but it can shrink).
23 type finblock struct {
24         _       sys.NotInHeap
25         alllink *finblock
26         next    *finblock
27         cnt     uint32
28         _       int32
29         fin     [(_FinBlockSize - 2*goarch.PtrSize - 2*4) / unsafe.Sizeof(finalizer{})]finalizer
30 }
31
32 var fingStatus atomic.Uint32
33
34 // finalizer goroutine status.
35 const (
36         fingUninitialized uint32 = iota
37         fingCreated       uint32 = 1 << (iota - 1)
38         fingRunningFinalizer
39         fingWait
40         fingWake
41 )
42
43 var finlock mutex  // protects the following variables
44 var fing *g        // goroutine that runs finalizers
45 var finq *finblock // list of finalizers that are to be executed
46 var finc *finblock // cache of free blocks
47 var finptrmask [_FinBlockSize / goarch.PtrSize / 8]byte
48
49 var allfin *finblock // list of all blocks
50
51 // NOTE: Layout known to queuefinalizer.
52 type finalizer struct {
53         fn   *funcval       // function to call (may be a heap pointer)
54         arg  unsafe.Pointer // ptr to object (may be a heap pointer)
55         nret uintptr        // bytes of return values from fn
56         fint *_type         // type of first argument of fn
57         ot   *ptrtype       // type of ptr to object (may be a heap pointer)
58 }
59
60 var finalizer1 = [...]byte{
61         // Each Finalizer is 5 words, ptr ptr INT ptr ptr (INT = uintptr here)
62         // Each byte describes 8 words.
63         // Need 8 Finalizers described by 5 bytes before pattern repeats:
64         //      ptr ptr INT ptr ptr
65         //      ptr ptr INT ptr ptr
66         //      ptr ptr INT ptr ptr
67         //      ptr ptr INT ptr ptr
68         //      ptr ptr INT ptr ptr
69         //      ptr ptr INT ptr ptr
70         //      ptr ptr INT ptr ptr
71         //      ptr ptr INT ptr ptr
72         // aka
73         //
74         //      ptr ptr INT ptr ptr ptr ptr INT
75         //      ptr ptr ptr ptr INT ptr ptr ptr
76         //      ptr INT ptr ptr ptr ptr INT ptr
77         //      ptr ptr ptr INT ptr ptr ptr ptr
78         //      INT ptr ptr ptr ptr INT ptr ptr
79         //
80         // Assumptions about Finalizer layout checked below.
81         1<<0 | 1<<1 | 0<<2 | 1<<3 | 1<<4 | 1<<5 | 1<<6 | 0<<7,
82         1<<0 | 1<<1 | 1<<2 | 1<<3 | 0<<4 | 1<<5 | 1<<6 | 1<<7,
83         1<<0 | 0<<1 | 1<<2 | 1<<3 | 1<<4 | 1<<5 | 0<<6 | 1<<7,
84         1<<0 | 1<<1 | 1<<2 | 0<<3 | 1<<4 | 1<<5 | 1<<6 | 1<<7,
85         0<<0 | 1<<1 | 1<<2 | 1<<3 | 1<<4 | 0<<5 | 1<<6 | 1<<7,
86 }
87
88 // lockRankMayQueueFinalizer records the lock ranking effects of a
89 // function that may call queuefinalizer.
90 func lockRankMayQueueFinalizer() {
91         lockWithRankMayAcquire(&finlock, getLockRank(&finlock))
92 }
93
94 func queuefinalizer(p unsafe.Pointer, fn *funcval, nret uintptr, fint *_type, ot *ptrtype) {
95         if gcphase != _GCoff {
96                 // Currently we assume that the finalizer queue won't
97                 // grow during marking so we don't have to rescan it
98                 // during mark termination. If we ever need to lift
99                 // this assumption, we can do it by adding the
100                 // necessary barriers to queuefinalizer (which it may
101                 // have automatically).
102                 throw("queuefinalizer during GC")
103         }
104
105         lock(&finlock)
106         if finq == nil || finq.cnt == uint32(len(finq.fin)) {
107                 if finc == nil {
108                         finc = (*finblock)(persistentalloc(_FinBlockSize, 0, &memstats.gcMiscSys))
109                         finc.alllink = allfin
110                         allfin = finc
111                         if finptrmask[0] == 0 {
112                                 // Build pointer mask for Finalizer array in block.
113                                 // Check assumptions made in finalizer1 array above.
114                                 if (unsafe.Sizeof(finalizer{}) != 5*goarch.PtrSize ||
115                                         unsafe.Offsetof(finalizer{}.fn) != 0 ||
116                                         unsafe.Offsetof(finalizer{}.arg) != goarch.PtrSize ||
117                                         unsafe.Offsetof(finalizer{}.nret) != 2*goarch.PtrSize ||
118                                         unsafe.Offsetof(finalizer{}.fint) != 3*goarch.PtrSize ||
119                                         unsafe.Offsetof(finalizer{}.ot) != 4*goarch.PtrSize) {
120                                         throw("finalizer out of sync")
121                                 }
122                                 for i := range finptrmask {
123                                         finptrmask[i] = finalizer1[i%len(finalizer1)]
124                                 }
125                         }
126                 }
127                 block := finc
128                 finc = block.next
129                 block.next = finq
130                 finq = block
131         }
132         f := &finq.fin[finq.cnt]
133         atomic.Xadd(&finq.cnt, +1) // Sync with markroots
134         f.fn = fn
135         f.nret = nret
136         f.fint = fint
137         f.ot = ot
138         f.arg = p
139         unlock(&finlock)
140         fingStatus.Or(fingWake)
141 }
142
143 //go:nowritebarrier
144 func iterate_finq(callback func(*funcval, unsafe.Pointer, uintptr, *_type, *ptrtype)) {
145         for fb := allfin; fb != nil; fb = fb.alllink {
146                 for i := uint32(0); i < fb.cnt; i++ {
147                         f := &fb.fin[i]
148                         callback(f.fn, f.arg, f.nret, f.fint, f.ot)
149                 }
150         }
151 }
152
153 func wakefing() *g {
154         if ok := fingStatus.CompareAndSwap(fingCreated|fingWait|fingWake, fingCreated); ok {
155                 return fing
156         }
157         return nil
158 }
159
160 func createfing() {
161         // start the finalizer goroutine exactly once
162         if fingStatus.Load() == fingUninitialized && fingStatus.CompareAndSwap(fingUninitialized, fingCreated) {
163                 go runfinq()
164         }
165 }
166
167 func finalizercommit(gp *g, lock unsafe.Pointer) bool {
168         unlock((*mutex)(lock))
169         // fingStatus should be modified after fing is put into a waiting state
170         // to avoid waking fing in running state, even if it is about to be parked.
171         fingStatus.Or(fingWait)
172         return true
173 }
174
175 // This is the goroutine that runs all of the finalizers.
176 func runfinq() {
177         var (
178                 frame    unsafe.Pointer
179                 framecap uintptr
180                 argRegs  int
181         )
182
183         gp := getg()
184         lock(&finlock)
185         fing = gp
186         unlock(&finlock)
187
188         for {
189                 lock(&finlock)
190                 fb := finq
191                 finq = nil
192                 if fb == nil {
193                         gopark(finalizercommit, unsafe.Pointer(&finlock), waitReasonFinalizerWait, traceBlockSystemGoroutine, 1)
194                         continue
195                 }
196                 argRegs = intArgRegs
197                 unlock(&finlock)
198                 if raceenabled {
199                         racefingo()
200                 }
201                 for fb != nil {
202                         for i := fb.cnt; i > 0; i-- {
203                                 f := &fb.fin[i-1]
204
205                                 var regs abi.RegArgs
206                                 // The args may be passed in registers or on stack. Even for
207                                 // the register case, we still need the spill slots.
208                                 // TODO: revisit if we remove spill slots.
209                                 //
210                                 // Unfortunately because we can have an arbitrary
211                                 // amount of returns and it would be complex to try and
212                                 // figure out how many of those can get passed in registers,
213                                 // just conservatively assume none of them do.
214                                 framesz := unsafe.Sizeof((any)(nil)) + f.nret
215                                 if framecap < framesz {
216                                         // The frame does not contain pointers interesting for GC,
217                                         // all not yet finalized objects are stored in finq.
218                                         // If we do not mark it as FlagNoScan,
219                                         // the last finalized object is not collected.
220                                         frame = mallocgc(framesz, nil, true)
221                                         framecap = framesz
222                                 }
223
224                                 if f.fint == nil {
225                                         throw("missing type in runfinq")
226                                 }
227                                 r := frame
228                                 if argRegs > 0 {
229                                         r = unsafe.Pointer(&regs.Ints)
230                                 } else {
231                                         // frame is effectively uninitialized
232                                         // memory. That means we have to clear
233                                         // it before writing to it to avoid
234                                         // confusing the write barrier.
235                                         *(*[2]uintptr)(frame) = [2]uintptr{}
236                                 }
237                                 switch f.fint.Kind_ & kindMask {
238                                 case kindPtr:
239                                         // direct use of pointer
240                                         *(*unsafe.Pointer)(r) = f.arg
241                                 case kindInterface:
242                                         ityp := (*interfacetype)(unsafe.Pointer(f.fint))
243                                         // set up with empty interface
244                                         (*eface)(r)._type = &f.ot.Type
245                                         (*eface)(r).data = f.arg
246                                         if len(ityp.Methods) != 0 {
247                                                 // convert to interface with methods
248                                                 // this conversion is guaranteed to succeed - we checked in SetFinalizer
249                                                 (*iface)(r).tab = assertE2I(ityp, (*eface)(r)._type)
250                                         }
251                                 default:
252                                         throw("bad kind in runfinq")
253                                 }
254                                 fingStatus.Or(fingRunningFinalizer)
255                                 reflectcall(nil, unsafe.Pointer(f.fn), frame, uint32(framesz), uint32(framesz), uint32(framesz), &regs)
256                                 fingStatus.And(^fingRunningFinalizer)
257
258                                 // Drop finalizer queue heap references
259                                 // before hiding them from markroot.
260                                 // This also ensures these will be
261                                 // clear if we reuse the finalizer.
262                                 f.fn = nil
263                                 f.arg = nil
264                                 f.ot = nil
265                                 atomic.Store(&fb.cnt, i-1)
266                         }
267                         next := fb.next
268                         lock(&finlock)
269                         fb.next = finc
270                         finc = fb
271                         unlock(&finlock)
272                         fb = next
273                 }
274         }
275 }
276
277 func isGoPointerWithoutSpan(p unsafe.Pointer) bool {
278         // 0-length objects are okay.
279         if p == unsafe.Pointer(&zerobase) {
280                 return true
281         }
282
283         // Global initializers might be linker-allocated.
284         //      var Foo = &Object{}
285         //      func main() {
286         //              runtime.SetFinalizer(Foo, nil)
287         //      }
288         // The relevant segments are: noptrdata, data, bss, noptrbss.
289         // We cannot assume they are in any order or even contiguous,
290         // due to external linking.
291         for datap := &firstmoduledata; datap != nil; datap = datap.next {
292                 if datap.noptrdata <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.enoptrdata ||
293                         datap.data <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.edata ||
294                         datap.bss <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.ebss ||
295                         datap.noptrbss <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.enoptrbss {
296                         return true
297                 }
298         }
299         return false
300 }
301
302 // SetFinalizer sets the finalizer associated with obj to the provided
303 // finalizer function. When the garbage collector finds an unreachable block
304 // with an associated finalizer, it clears the association and runs
305 // finalizer(obj) in a separate goroutine. This makes obj reachable again,
306 // but now without an associated finalizer. Assuming that SetFinalizer
307 // is not called again, the next time the garbage collector sees
308 // that obj is unreachable, it will free obj.
309 //
310 // SetFinalizer(obj, nil) clears any finalizer associated with obj.
311 //
312 // The argument obj must be a pointer to an object allocated by calling
313 // new, by taking the address of a composite literal, or by taking the
314 // address of a local variable.
315 // The argument finalizer must be a function that takes a single argument
316 // to which obj's type can be assigned, and can have arbitrary ignored return
317 // values. If either of these is not true, SetFinalizer may abort the
318 // program.
319 //
320 // Finalizers are run in dependency order: if A points at B, both have
321 // finalizers, and they are otherwise unreachable, only the finalizer
322 // for A runs; once A is freed, the finalizer for B can run.
323 // If a cyclic structure includes a block with a finalizer, that
324 // cycle is not guaranteed to be garbage collected and the finalizer
325 // is not guaranteed to run, because there is no ordering that
326 // respects the dependencies.
327 //
328 // The finalizer is scheduled to run at some arbitrary time after the
329 // program can no longer reach the object to which obj points.
330 // There is no guarantee that finalizers will run before a program exits,
331 // so typically they are useful only for releasing non-memory resources
332 // associated with an object during a long-running program.
333 // For example, an os.File object could use a finalizer to close the
334 // associated operating system file descriptor when a program discards
335 // an os.File without calling Close, but it would be a mistake
336 // to depend on a finalizer to flush an in-memory I/O buffer such as a
337 // bufio.Writer, because the buffer would not be flushed at program exit.
338 //
339 // It is not guaranteed that a finalizer will run if the size of *obj is
340 // zero bytes, because it may share same address with other zero-size
341 // objects in memory. See https://go.dev/ref/spec#Size_and_alignment_guarantees.
342 //
343 // It is not guaranteed that a finalizer will run for objects allocated
344 // in initializers for package-level variables. Such objects may be
345 // linker-allocated, not heap-allocated.
346 //
347 // Note that because finalizers may execute arbitrarily far into the future
348 // after an object is no longer referenced, the runtime is allowed to perform
349 // a space-saving optimization that batches objects together in a single
350 // allocation slot. The finalizer for an unreferenced object in such an
351 // allocation may never run if it always exists in the same batch as a
352 // referenced object. Typically, this batching only happens for tiny
353 // (on the order of 16 bytes or less) and pointer-free objects.
354 //
355 // A finalizer may run as soon as an object becomes unreachable.
356 // In order to use finalizers correctly, the program must ensure that
357 // the object is reachable until it is no longer required.
358 // Objects stored in global variables, or that can be found by tracing
359 // pointers from a global variable, are reachable. For other objects,
360 // pass the object to a call of the KeepAlive function to mark the
361 // last point in the function where the object must be reachable.
362 //
363 // For example, if p points to a struct, such as os.File, that contains
364 // a file descriptor d, and p has a finalizer that closes that file
365 // descriptor, and if the last use of p in a function is a call to
366 // syscall.Write(p.d, buf, size), then p may be unreachable as soon as
367 // the program enters syscall.Write. The finalizer may run at that moment,
368 // closing p.d, causing syscall.Write to fail because it is writing to
369 // a closed file descriptor (or, worse, to an entirely different
370 // file descriptor opened by a different goroutine). To avoid this problem,
371 // call KeepAlive(p) after the call to syscall.Write.
372 //
373 // A single goroutine runs all finalizers for a program, sequentially.
374 // If a finalizer must run for a long time, it should do so by starting
375 // a new goroutine.
376 //
377 // In the terminology of the Go memory model, a call
378 // SetFinalizer(x, f) “synchronizes before” the finalization call f(x).
379 // However, there is no guarantee that KeepAlive(x) or any other use of x
380 // “synchronizes before” f(x), so in general a finalizer should use a mutex
381 // or other synchronization mechanism if it needs to access mutable state in x.
382 // For example, consider a finalizer that inspects a mutable field in x
383 // that is modified from time to time in the main program before x
384 // becomes unreachable and the finalizer is invoked.
385 // The modifications in the main program and the inspection in the finalizer
386 // need to use appropriate synchronization, such as mutexes or atomic updates,
387 // to avoid read-write races.
388 func SetFinalizer(obj any, finalizer any) {
389         if debug.sbrk != 0 {
390                 // debug.sbrk never frees memory, so no finalizers run
391                 // (and we don't have the data structures to record them).
392                 return
393         }
394         e := efaceOf(&obj)
395         etyp := e._type
396         if etyp == nil {
397                 throw("runtime.SetFinalizer: first argument is nil")
398         }
399         if etyp.Kind_&kindMask != kindPtr {
400                 throw("runtime.SetFinalizer: first argument is " + toRType(etyp).string() + ", not pointer")
401         }
402         ot := (*ptrtype)(unsafe.Pointer(etyp))
403         if ot.Elem == nil {
404                 throw("nil elem type!")
405         }
406
407         if inUserArenaChunk(uintptr(e.data)) {
408                 // Arena-allocated objects are not eligible for finalizers.
409                 throw("runtime.SetFinalizer: first argument was allocated into an arena")
410         }
411
412         // find the containing object
413         base, _, _ := findObject(uintptr(e.data), 0, 0)
414
415         if base == 0 {
416                 if isGoPointerWithoutSpan(e.data) {
417                         return
418                 }
419                 throw("runtime.SetFinalizer: pointer not in allocated block")
420         }
421
422         if uintptr(e.data) != base {
423                 // As an implementation detail we allow to set finalizers for an inner byte
424                 // of an object if it could come from tiny alloc (see mallocgc for details).
425                 if ot.Elem == nil || ot.Elem.PtrBytes != 0 || ot.Elem.Size_ >= maxTinySize {
426                         throw("runtime.SetFinalizer: pointer not at beginning of allocated block")
427                 }
428         }
429
430         f := efaceOf(&finalizer)
431         ftyp := f._type
432         if ftyp == nil {
433                 // switch to system stack and remove finalizer
434                 systemstack(func() {
435                         removefinalizer(e.data)
436                 })
437                 return
438         }
439
440         if ftyp.Kind_&kindMask != kindFunc {
441                 throw("runtime.SetFinalizer: second argument is " + toRType(ftyp).string() + ", not a function")
442         }
443         ft := (*functype)(unsafe.Pointer(ftyp))
444         if ft.IsVariadic() {
445                 throw("runtime.SetFinalizer: cannot pass " + toRType(etyp).string() + " to finalizer " + toRType(ftyp).string() + " because dotdotdot")
446         }
447         if ft.InCount != 1 {
448                 throw("runtime.SetFinalizer: cannot pass " + toRType(etyp).string() + " to finalizer " + toRType(ftyp).string())
449         }
450         fint := ft.InSlice()[0]
451         switch {
452         case fint == etyp:
453                 // ok - same type
454                 goto okarg
455         case fint.Kind_&kindMask == kindPtr:
456                 if (fint.Uncommon() == nil || etyp.Uncommon() == nil) && (*ptrtype)(unsafe.Pointer(fint)).Elem == ot.Elem {
457                         // ok - not same type, but both pointers,
458                         // one or the other is unnamed, and same element type, so assignable.
459                         goto okarg
460                 }
461         case fint.Kind_&kindMask == kindInterface:
462                 ityp := (*interfacetype)(unsafe.Pointer(fint))
463                 if len(ityp.Methods) == 0 {
464                         // ok - satisfies empty interface
465                         goto okarg
466                 }
467                 if itab := assertE2I2(ityp, efaceOf(&obj)._type); itab != nil {
468                         goto okarg
469                 }
470         }
471         throw("runtime.SetFinalizer: cannot pass " + toRType(etyp).string() + " to finalizer " + toRType(ftyp).string())
472 okarg:
473         // compute size needed for return parameters
474         nret := uintptr(0)
475         for _, t := range ft.OutSlice() {
476                 nret = alignUp(nret, uintptr(t.Align_)) + t.Size_
477         }
478         nret = alignUp(nret, goarch.PtrSize)
479
480         // make sure we have a finalizer goroutine
481         createfing()
482
483         systemstack(func() {
484                 if !addfinalizer(e.data, (*funcval)(f.data), nret, fint, ot) {
485                         throw("runtime.SetFinalizer: finalizer already set")
486                 }
487         })
488 }
489
490 // Mark KeepAlive as noinline so that it is easily detectable as an intrinsic.
491 //
492 //go:noinline
493
494 // KeepAlive marks its argument as currently reachable.
495 // This ensures that the object is not freed, and its finalizer is not run,
496 // before the point in the program where KeepAlive is called.
497 //
498 // A very simplified example showing where KeepAlive is required:
499 //
500 //      type File struct { d int }
501 //      d, err := syscall.Open("/file/path", syscall.O_RDONLY, 0)
502 //      // ... do something if err != nil ...
503 //      p := &File{d}
504 //      runtime.SetFinalizer(p, func(p *File) { syscall.Close(p.d) })
505 //      var buf [10]byte
506 //      n, err := syscall.Read(p.d, buf[:])
507 //      // Ensure p is not finalized until Read returns.
508 //      runtime.KeepAlive(p)
509 //      // No more uses of p after this point.
510 //
511 // Without the KeepAlive call, the finalizer could run at the start of
512 // syscall.Read, closing the file descriptor before syscall.Read makes
513 // the actual system call.
514 //
515 // Note: KeepAlive should only be used to prevent finalizers from
516 // running prematurely. In particular, when used with unsafe.Pointer,
517 // the rules for valid uses of unsafe.Pointer still apply.
518 func KeepAlive(x any) {
519         // Introduce a use of x that the compiler can't eliminate.
520         // This makes sure x is alive on entry. We need x to be alive
521         // on entry for "defer runtime.KeepAlive(x)"; see issue 21402.
522         if cgoAlwaysFalse {
523                 println(x)
524         }
525 }