java源代码分析----jvm.dll装载过程
2008-01-05 10:42:46 来源:WEB开发网核心提示:简述众所周知java.exe是java class文件的执行程序,但实际上java.exe程序只是一个执行的外壳,java源代码分析----jvm.dll装载过程,它会装载jvm.dll(windows下,以下皆以windows平台为例,第一种情况“java -J-client test”jvm.dll路径为:JRE路
简述
众所周知java.exe是java class文件的执行程序,但实际上java.exe程序只是
一个执行的外壳,它会装载jvm.dll(windows下,以下皆以windows平台为例,
linux下和solaris下其实类似,为:libjvm.so),这个动态连接库才是java
虚拟机的实际操作处理所在。本文探究java.exe程序是如何查找和装载jvm.dll
动态库,并调用它进行class文件执行处理的。
源代码
本文分析之代码,《JavaTM 2 SDK, Standard Edition, v1.4.2 fcs
Community Source Release》,可从sun官方网站下载,主要分析的源代码为:
j2se\src\share\bin\java.c
j2se\src\windows\bin\java_md.c
java.c是什么东西
‘java程序’源代码
所谓‘java程序’,包括jdk中的java.exe\javac.exe\javadoc.exe,java.c源
代码中通过JAVA_ARGS宏来控制生成的代码,假如该宏没定义则编译文件控制生
成java.exe否则编译文件控制生成其他的‘java程序’。
比如:
j2se\make\java\javac\Makefile(这是javac编译文件)中:
$(CD) ../../sun/javac ; $(MAKE) $@ RELEASE=$(RELEASE) FULL_VERSION=$(FULL_VERSION)
j2se\make\sun\javac\javac\Makefile(由上面Makefile文件调用)中:
JAVA_ARGS = "{ \"-J-ms8m\", \"com.sun.tools.javac.Main\" }"
则由同一份java.c代码生成的javac.exe程序就会直接调用java类方法:
com.sun.tools.javac.Main,这样使其执行起来就像是直接运行的一个exe文件,
而未定义JAVA_ARGS的java.exe程序则会调用传递过来参数中的类方法。
从java.c的main入口函数说起
main()函数中前面一段为重新分配参数指针的处理。
然后调用函数:CreateExecutionEnvironment,该函数主要查找java运行环境的
目录,和jvm.dll这个虚拟机核心动态连接库文件路径所在。根据操作系统不同,
该函数有不同实现版本,但大体处理逻辑相同,我们看看windows平台该函数的处
理(j2se\src\windows\bin\java_md.c)。
CreateExecutionEnvironment函数主要分为三步处理:
a、查找jre路径。
b、装载jvm.cfg中指定的虚拟机动态连接库(jvm.dll)参数。
c、取jvm.dll文件路径。
实现:
a、查找jre路径是通过java_md.c中函数:GetJREPath实现的。
该函数首先调用GetapplicationHome函数,GetApplicationHome函数调用windows
API函数GetModuleFileName取java.exe程序的绝对路径,以我的jdk安装路径为例,
为:“D:\java\j2sdk1.4.2_04\bin\java.exe”,然后去掉文件名取绝对路径为:
“D:\java\j2sdk1.4.2_04\bin”,之后会在去掉最后一级目录,现在绝对路径为:
“D:\java\j2sdk1.4.2_04”。
然后GetJREPath函数继续判定刚刚取的路径+\bin\java.dll组合成的这个java.dll
文件是否存在,假如存在则“D:\java\j2sdk1.4.2_04”为JRE路径,否则判定取得
的“D:\java\j2sdk1.4.2_04”路径+\jre\bin\java.dll文件是否存在,存在则
“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre”为JRE路径。假如上面两种情况都不存在,则从注
册表中去查找(参见函数GetPublicJREHome)。
函数:GetPublicJREHome先查找
HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\JavaSoft\Java Runtime Environment\CurrentVersion
键值“当前JRE版本号”,判定“当前JRE版本号”是否为1.4做为版本号,假如是则
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。
我的JDK返回的JRE路径为:“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre”。
b、装载jvm.cfg虚拟机动态连接库配置文件是通过java.c中函数:ReadKnownVMs实现
的。
该函数首先组合jvm.cfg文件的绝对路径,JRE路径+\lib+\ARCH(CPU构架)+\jvm.cfg
ARCH(CPU构架)的判定是通过java_md.c中GetArch函数判定的,该函数中windows平
台只有两种情况:WIN64的‘ia64’,其他情况都为‘i386’。我的为i386所以jvm.cfg
文件绝对路径为:“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\lib\i386\jvm.cfg”。文件内容如
下:
## @(#)jvm.cfg 1.7 03/01/23# # Copyright 2003 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=<jvm_dir>" 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
(假如细心的话,我们会发现在JDK目录中我的为:“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\client”和“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\server”两个目录下都存在jvm.dll文件。而java正是通过jvm.cfg配置文件来治理这些不同版本的jvm.dll的。)
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。
在运行java程序时指定使用那个虚拟机的判定是由java.c中函数:CheckJvmType判定,该函数会检查java运行参数中是否有指定jvm的参数,然后从ReadKnownVMs函数读取的jvm.cfg数据结构中去查找,从而指定不同的jvm类型(最终导致装载不同jvm.dll)。有两种方法可以指定jvm类型,一种按照jvm.cfg文件中的jvm名称指定,第二种方法是直接指定,它们执行的方法分别是“java -J<jvm.cfg中jvm名称>”、“java -XXaltjvm=<jvm类型名称>”或“java -J-XXaltjvm=<jvm类型名称>”。假如是第一种参数传递方式,CheckJvmType函数会取参数‘-J’后面的jvm名称,然后从已知的jvm配置参数中查找假如找到同名的则去掉该jvm名称前的‘-’直接返回该值;而第二种方法,会直接返回“-XXaltjvm=”或“-J-XXaltjvm=”后面的jvm类型名称;假如在运行java时未指定上面两种方法中的任一一种参数,CheckJvmType会取配置文件中第一个配置中的jvm名称,去掉名称前面的‘-’返回该值。CheckJvmType函数的这个返回值会在下面的函数中汇同jre路径组合成jvm.dll的绝对路径。
比如:假如在运行java程序时使用“java -J-client test”则ReadKnownVMs会读取参数“-client”然后查找jvm.cfg读入的参数中是否有jvm名称为“-client”的,假如有则去掉jvm名称前的“-”直接返回“client”;而假如在运行java程序时使用如下参数:
“java -XXaltjvm=D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\client test”,则ReadKnownVMs
会直接返回“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\client”;假如不带上面参数执行如:
“java test”,因为在jvm.cfg配置文件中第一个存在的jvm为“-client”,所以函数
ReadKnownVMs也会去掉jvm名称前的“-”返回“client”。其实这三中情况都是使用的
“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\client\jvm.dll”这个jvm动态连接库处理test这个class的,见下面GetJVMPath函数。
c、取jvm.dll文件路径是通过java_md.c中函数:GetJVMPath实现的。
由上面两步我们已经获得了JRE路径和jvm的类型字符串。GetJVMPath函数判定CheckJvmType
返回的jvm类型字符串中是否包含了‘\’或‘/’假如包含则以该jvm类型字符串+\jvm.dll作为JVM的全路径,否则以JRE路径+\bin+\jvm类型字符串+\jvm.dll作为JVM的全路径。
看看上面的例子,第一种情况“java -J-client test”jvm.dll路径为:
JRE路径+\bin+\jvm类型字符串+\jvm.dll 按照我的JDK路径则为:
“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre”+“\bin”+“\client”+“\jvm.dll”。
第二种情况“java -XXaltjvm=D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\client test”路径为:
jvm类型字符串+\jvm.dll即为:“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\client”+“\jvm.dll”
第三种情况“java test”为:“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre”+“\bin”+“\client”
+“\jvm.dll”与情况一相同。所以这三种情况都是调用的jvm动态连接库“D:\javaj2sdk1.4.2_04\jre\bin\client\jvm.dll”处理test类的。
我们来进一步验证一下:
打开cmd控制台:
设置java装载调试
E:\work\java_research>set _JAVA_LAUNCHER_DEBUG=1
情况一
E:\work\java_research>java -J-client test.ScanDirectory
----_JAVA_LAUNCHER_DEBUG----
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