JVM 源码分析之 JVM 启动流程
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“365篇原创计划”第十四篇。
今天呢!灯塔君跟大家讲:
JVM源码分析之JVM启动流程
执行Java类的main方法,程序就能运行起来,main方法的背后,虚拟机究竟发生了什么?如果你对这个感兴趣,相信本文会给你一个答案,本文分析的openjdk版本为openjdk-7-fcs-src-b147-27
虚拟机的启动入口位于share/tools/launcher/java.c
的main方法,整个流程分为如下几个步骤:
1、配置JVM装载环境
2、解析虚拟机参数
3、设置线程栈大小
4、执行Java main方法
1、配置JVM装载环境
Java代码执行时需要一个JVM环境,JVM环境的创建包括两部分:JVM.dll文件的查找和装载。
JVM.dll文件的查找
通过CreateExecutionEnvironment
方法实现,根据当前JRE环境的路径和系统版本寻找jvm.cfg
文件,windows实现如下:
大概实现逻辑:
1、GetJREPath
查找当前JRE环境的所在路径;
2、ReadKnownVms
读取JRE路径\lib\ARCH(CPU构架)\JVM.cfg
文件,其中ARCH(CPU构架)
通过GetArch
方法获取,在window下有三种情况:amd64、ia64和i386;
3、CheckJvmType
确定当前JVM类型,先判断是否通过-J
、-XXaltjvm=
或-J-XXaltjvm=
参数指定,如果没有,则读取JVM.cfg文件中配置的第一个类型;
4、GetJVMPath
根据上一步确定的JVM类型,找到对应的JVM.dll文件;
JVM.dll文件的装载
初始化虚拟机中的函数调用,即通过JVM中的方法调用JVM.dll文件中定义的函数,实现如下:
1、LoadLibrary
方法装载JVM.dll动态连接库;
2、把JVM.dll文件中定义的函数JNI_CreateJavaVM
和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs
绑定到InvocationFunctions变量的CreateJavaVM
和GetDefaultJavaVMInitArgs
函数指针变量上;
2、虚拟机参数解析
装载完JVM环境之后,需要对启动参数进行解析,其实在装载JVM环境的过程中已经解析了部分参数,该过程通过ParseArguments
方法实现,并调用AddOption
方法将解析完成的参数保存到JavaVMOption
中,JavaVMOption
结构实现如下:
AddOption方法实现如下:
这里对-Xss
参数进行特殊处理,并设置threadStackSize,因为参数格式比较特殊,其它是key/value键值对,它是-Xss512
的格式。后续Arguments
类会对JavaVMOption
数据进行再次处理,并验证参数的合理性。
参数处理
Arguments::parse_each_vm_init_arg
方法负责处理经过解析过的JavaVMOption数据,部分实现如下:
1、-Xmn:设置新生代的大小NewSize和MaxNewSize;
2、-Xms:设置堆的初始值InitialHeapSize,也是堆的最小值;
3、-Xmx:设置堆的最大值MaxHeapSize;
参数验证
Arguments::check_gc_consistency
方法负责验证虚拟机启动参数中配置GC的合理性,实现如下:
1、如果参数为-XX:+UseSerialGC -XX:+UseParallelGC
,由于UseSerialGC和UseParallelGC不能兼容,JVM启动时会抛出错误信息;
2、如果参数为-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
,其中UseConcMarkSweepGC和UseParNewGC可以兼容,JVM可以正常启动;
3、设置线程栈大小
如果启动参数未设置-Xss
,即threadStackSize为0,则调用InvocationFunctions的GetDefaultJavaVMInitArgs
方法获取JavaVM的初始化参数,即调用JVM.dll函数JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs
,定义在share\vm\prims\jni.cpp
,实现如下:
ThreadStackSize
定义在globals.hpp
中,根据当前系统类型,加载对应的配置文件,所以在不同的系统中,ThreadStackSize
的默认值也不同。
4、执行Java main方法
线程栈大小确定后,通过ContinueInNewThread
方法创建新线程,并执行JavaMain函数,JavaMain函数的大概流程如下:
1、新建JVM实例
InitializeJVM
方法调用InvocationFunctions的CreateJavaVM
方法,即调用JVM.dll函数
JNI_CreateJavaVM
,新建一个JVM实例,该过程比较复杂,会在后续文章进行分析;
2、加载主类的class
Java运行方式有两种:jar方式和class方式。
jar方式
1、调用GetMainClassName
方法找到META-INF/MANIFEST.MF
文件指定的Main-Class的主类名;
2、调用LoadClass
方法加载主类的class文件;
class方式
1、调用NewPlatformString
方法创建类名的String对象;
2、调用LoadClass
方法加载主类的class文件;
3、查找main方法
通过GetStaticMethodID
方法查找指定方法名的静态方法,实现如下:
最终调用JVM.dll
函数jni_GetStaticMethodID
实现
其中get_method_id
方法根据类文件对应的instanceKlass对象查找指定方法。
4、执行main方法
1、重新创建参数数组;
2、其中mainID是main方法的入口地址,CallStaticVoidMethod
方法最终调用JVM.dll
中的jni_CallStaticVoidMethodV
函数,实现如下
jni_invoke_static实现如下:
最终通过JavaCalls::call
执行main方法。
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