openJDK源码分析

OpenJDK源码分析（1）

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对于Java程序来说，JVM是一台完整的机器，可是对于真正的机器或OS来说，JVM只是其中一个进程而已。作为一个进程，它又是如何启动的呢？如下来一步一步分析。（注，本文分析的JDK源代码是openjdk6,下载地址：http://download.java.net/openjdk/jdk6/） 

    JVM的进程入口是在...\jdk\src\share\bin\java.c。199行。该方法一开始初始化了一系列的指针并判断是否打开debug(通过set _JAVA_LAUNCHER_DEBUG=1打开）.接下来就进入了CreateExecutionEnvironment函数，该函数主要作用是查找Java程序的运行目录。那么这个函数在中间到底做了些什么呢？ 两件事： 

    （1）、查找jre路径：这个功能是通过...\jdk\src\ 
\bin\java_md.c中的GetJREPath函数实现的。首先其通过GetApplicationHome获取到路径，代码如下： 

[code="c"]/* 
* If app is "c:\foo\bin\javac", then put "c:\foo" into buf. 
*/ 
jboolean 
GetApplicationHome(char *buf, jint bufsize) 
{ 
    char *cp; 
    GetModuleFileName(0, buf, bufsize); 
    *strrchr(buf, '\\') = '\0'; /* remove .exe file name */ 
    if ((cp = strrchr(buf, '\\')) == 0) { 
        /* This happens if the application is in a drive root, and 
         * there is no bin directory. */ 
        buf[0] = '\0'; 
        return JNI_FALSE; 
    } 
    *cp = '\0';  /* remove the bin\ part */ 
    retur JNI_TRUE; 
} 



找到ApplicationHome之后，GetJREPath函数会通过如下的方式来确定JREPath。 
 

GetPublicJREHome函数的逻辑就是先查找 

HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\JavaSoft\Java Runtime Environment\CurrentVersion 

键值“当前JRE版本号”，然后取HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\JavaSoft\Java Runtime Environment\“当前JRE版本号”\JavaHome的路径所在 为JRE路径。 



小验证： 

打开DEBUG，执行java -ersion，得到： 

----_JAVA_LAUNCHER_DEBUG---- 

Version major.minor.micro = 1.6.0 

JRE path is E:\Java\jre1.6.0 

............................. 



执行javac，得到： 

----_JAVA_LAUNCHER_DEBUG---- 

JRE path is E:\Java\jdk1.6.0\jre 

.................. 

这里要思考的是：为什么2者不一样呢？？ 



其实，逻辑还是上面的那一套逻辑，只是忽略的一点是，在我们安装JDK的时候，会拷贝一份java.exe到C:\WINDOWS\system32\下，系统的Path目录包含了该目录，且先于我们配置的JAVA目录，所以，执行java -ersion的时候使用的是Windows目录下的那个java.exe而不是JAVA目录下的，所以导致走的PublicJRE的那个路径。 



    （2）、获取当前环境需要装载的jvm.dll文件路径： 
        要获取本机平台上应该使用哪个jvm.dll，是先通过java.c的ReadKnownVMs方法获取当前主机的jvm.cfg.该函数逻辑就是构造“JRE路径+\lib+\ARCH（CPU构架）+\jvm.cfg”路径。（ARCH的值是通过java_md.c的GetArch实现的。） 

[code="c"]GetArch() 
{ 
#ifdef _M_AMD64 
    return "amd64"; 
#elif defined(_M_IA64) 
    return "ia64"; 
#else 
    return "i386"; 
#endif 
} 



jvm.cfg文件的格式如下： 

# 

# @(#)jvm.cfg 1.8 05/11/17 

# 

# Copyright 2006 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved. 

# SUN PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms. 

# 

# 

# 

# 

# List of JVMs that can be used as an option to java, javac, etc. 

# Order is important -- first in this list is the default JVM. 

# NOTE that this both this file and its format are UNSUPPORTED and 

# WILL GO AWAY in a future release. 

# 

# You may also select a JVM in an arbitrary location with the 

# "-XXaltjvm=" option, but that too is unsupported 

# and may not be available in a future release. 

# 

-client KNOWN 

-server KNOWN 

-hotspot ALIASED_TO -client 

-classic WARN 

-native ERROR 

-green ERROR 



ReadKnownVMs函数会将该文件中的配置内容读入到一个JVM配置结构的全局变量中，该函数首先跳过注释（以‘#’开始的行），然后读取以‘-’开始的行指定的jvm参数，每一行为一个jvm信息，第一部分为jvm虚拟机名称，第二部分为配置参数，比如行：“-client KNOWN”则“-client”为虚拟机名称，而“KNOWN”为配置类型参数，“KNOWN”表示该虚拟机的jvm.dll存在，而“ALIASED_TO”表示为另一个jvm.dll的别名，“WARN”表示该虚拟机的jvm.dll不存在但运行时会用其他存在的jvm.dll替代执行，而“ERROR”同样表示该类虚拟机的jvm.dll不存在且运行时不会找存在的jvm.dll替代而直接抛出错误信息。 

    加载完jvm.cfg文件之后，java.c会调用CheckJvmType方法去检测本机应该使用哪一个类型的JVM。该方法会首先判断用户是否有指定JVM类型，如果有就从前加载的jvm.cfg的数据中查找是否有用户指定的类型。如果用户指定的类型不合法，会抛异常。如果用户没有指定JVM类型，则直接返回jvm.cfg的第一项。 

     用户可以通过4种方式指定jvm的类型，“按照jvm.cfg文件中的jvm名称指定”，“java -J”、“java -XXaltjvm=”和“java -J-XXaltjvm=”。 

     获取到JVM的类型之后，进程会通过java_md.c的GetJVMPath的方法，把前面获取的JREPath，JVMType一起组成jvm.dll的绝对路径“JRE路径+\bin+\jvm类型字符串+\jvm.dll”。 



  以上是我个人学习总结所得，可能会有很多理解偏颇之处，欢迎指正探讨，也让我不要在错误的道路上越走越远，谢谢，龙年吉祥。 



找到jvm.dll之后呢？ ——加载。 

    也就是获取到应该加载的jvmPath之后，java.c接下来执行到263行： 
 

C代码  

1. if (!LoadJavaVM(jvmpath, &ifn)) {  
2.     exit(6);  
3.   }  

，通过java_md.c的LoadJavaVM函数来加载整个JVM虚拟机，该方法有2个参数： 第一个是我们之前获取得到的jvm.dll的绝对路径； 
     另一个是main函数一开始就初始化的一个结构体InvocationFunctions。 

   LoadJVM首先通过LoadLibrary函数加载了jvm.dll,然后把其中的2个方法JNI_CreateJavaVM 和 JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs 挂载到参数ifn的结构体中。 

C代码  

1. /* Load the Java VM DLL */  
2.     if ((handle = LoadLibrary(jvmpath)) == 0) {  
3.         ReportErrorMessage2("Error loading: %s", (char *)jvmpath, JNI_TRUE);  
4.         return JNI_FALSE;  
5.     }  
6.   
7.     /* Now get the function addresses */  
8.     ifn->CreateJavaVM =  
9.         (void *)GetProcAddress(handle, "JNI_CreateJavaVM");  
10.     ifn->GetDefaultJavaVMInitArgs =  
11.         (void *)GetProcAddress(handle, "JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs");  

    
    加载完jvm.dll，接下来main函数继续初始化接收到的所有参数，然后把所有初始化好的jvm参数和之前我们加载好的InvocationFunctions一起赋值给JavaMainArgs 

C代码  

1. struct JavaMainArgs {  
2.   int     argc;  
3.   char ** argv;  
4.   char *  jarfile;  
5.   char *  classname;  
6.   InvocationFunctions ifn;  
7. };  

    构造好JavaMainArgs 之后，会执行到java.c的370行。 

C代码  

1. ContinueInNewThread(JavaMain, threadStackSize, (void*)&args, ret);  

新起一个线程去执行JavaMain函数。 
    JavaMain函数经过一系列初始化之后，会调用java.c中的InitializeJVM函数来初始化一个JVM虚拟机，该函数主要执行逻辑就一句话，在java.c的1269行

Java代码  

1. r = ifn->CreateJavaVM(pvm, (void **)penv, &args);  

。 
    就是通过调用我们之前挂在的InvocationFunctions的CreateJVM创建一个虚拟机，而CreateJVM挂载的是jvm.dll中的JNI_CreateJavaVM方法。JNI_CreateJavaVM方法的源代码在\hotspot\src\share\vm\prims\jni.cpp中。该方法的定义如下： 

C代码  

1. _JNI_IMPORT_OR_EXPORT_ jint JNICALL JNI_CreateJavaVM(JavaVM **vm, void **penv, void *args)  

该方法有3个参数，都是从java.c的InitializeJVM函数传过来的：   第一个参数是javaVM指针的指针； 
       第二个参数是JNIEnv类型的指针的指针； 
       第三个参数是一个虚拟机的参数的指针。该函数主要的功能

C代码  

1. result = Threads::create_vm((JavaVMInitArgs*) args, &can_try_again);  
2.   if (result == JNI_OK) {  
3.     JavaThread *thread = JavaThrad::current();  
4.     /* thread is thread_in_vm heere */  
5.     *vm = (JavaVM *)(&main_vm);  
6.     *(JNIEnv**)penv = thread->jni_environment();  

    一是根据jvm启动参数构建一个VM虚拟机； 
    二是构建了一个JNIEnv的实例挂载到main中的JNIEnv结构的指针。这样，java.c的InitializeJVM函数就可以使用这个JNIEnv实例继续做下面的操作。 
    构造好了VM实例和JNIEnv，JavaMain函数开始加载Class，它首先会寻找java程序的入口类，即MainClass。

Java代码  

1. if (jarfile != 0) {  
2.         mainClassName = GetMainClassName(env, jarfile);  
3.         .....  
4.     } else {  
5.         mainClassName = NewPlatformString(env, classname);  
6.       ....  
7.     }  

如果执行的是jar文件，则会通过GetMainClassName函数查找jar中的MainClass.具体逻辑就是先实例化java/util/jar/JarFile类，然后获取执行的jar文件中的Manifest对象的"Main-Class"属性。——即jar包中的META-INF/MANIFEST.MF文件的"Main-Class"属性。 
       如果直接是执行的java类，就直接以该类为MainClass。然后调用GetStaticMethodID函数获MainClass中的public static void main(str[] args)方法，找到MainClass中的入口函数，就会初始化MainClass的参数

C代码  

1. mainArgs = NewPlatformStringArray(env, argv, argc);  

，然后调用前面获取到的JNIEnv实例调用CallStaticVoidMethod方法执行入口函数。

C代码  

1. /* Invoke main method. */  
2.     (*env)->CallStaticVoidMethod(env, mainClass, mainID, mainArgs);  

。 
这样，程序才执行到我们自己所写的代码。 

参考文章：http://zhidao.baidu.com/question/5956019 

         http://blog.163.com/irene_lwx@126/blog/static/28064560200792864055915/