1.JVM详解之:HotSpot VM中的码搭Intrinsic methods
2.Hotspot调试环境搭建-基于Ubuntu16.04.7-OpenJDK8u-Clion
3.从HotSpot源码,深度解读 park 和 unpark
4.HotSpot启动流程
5.java是码搭如何调用native方法?hotspot源码分析必会技能
JVM详解之:HotSpot VM中的Intrinsic methods
内置方法是编译器内置的方法实现,它们在给定编程语言中使用,码搭由编译器专门处理。码搭内置方法通常在程序请求优化时才启用,码搭以提高效率。码搭源码注册因为内置方法是码搭在编译器内部实现的,所以不同的码搭虚拟机,其内置方法是码搭不一样的。内置方法可以在Java源代码级别看起来与非内置方法一样,码搭但它们的码搭区别在于JVM的实现。有些方法在普通Java代码中无法实现,码搭如sun.misc.Unsafe.compareAndSwapInt(),码搭只能通过JNI或内置方法来实现,码搭实现对Java语义的码搭扩展。在Hotspot VM中,内置方法通常在src/share/vm/classfile/vmSymbols.hpp类中。通过参数查看代码中调用的方法是否为内置方法,或者通过底层汇编语言查看。内置方法大部分都是内联方法,通过减少函数调用开销的技术实现。内置方法的实现由三种编译器完成:javac将Java源代码编译成为字节码,在这一层只有数学方法和bootstrapping的MethodHandle实现;JIT的Client Compiler (C1);JIT的Server Compiler (C2)。例如,java.lang.System.currentTimeMillis()方法在Interpreter级别没有intrinsified,qq群助手源码因为它是一个native方法,通过JNI调用底层的C++实现。而在C1和C2级别使用intrinsified,直接调用os::javaTimeMillis(),减少JNI的使用,提升效率。内置方法的实现可以通过修改底层的JVM实现完成。Graal是一个用Java编写的JIT编译器,可以使用Java来实现Intrinsic方法,对于不熟悉C++的开发者来说非常友好。通过Graal,内置方法的实现变得简单且容易操作。内置方法是JVM中非常有用的特性,能够显著提高程序效率,是编程时值得考虑的技术之一。
Hotspot调试环境搭建-基于Ubuntu..7-OpenJDK8u-Clion
搭建基于Ubuntu ..7与OpenJDK 8u的Hotspot调试环境,涉及以下步骤:
首先,安装版本管理工具Mercurial,其功能类似Git,用于管理OpenJDK版本。使用命令进行安装,遇到问题时尝试重启系统解决问题。
其次,设置代理以加速下载国外仓库,拿到别人的源码如hg.openjdk.java.net。在用户家目录下创建.hgrc文件,配置代理信息。如果没有代理,可考虑从其他GitHub源下载代码,但同样会面临速度问题。
接着,下载代码。下载地址提供的是一个壳工程,包含get_source.sh脚本。执行该脚本下载完整代码。
下载时需注意,get_source.sh脚本仅适用于带有版本信息的仓库,使用其他方式下载的源码文件不能执行。确保下载完整。
预装依赖,安装GCC及编译所需依赖包。
安装BOOT JDK,可通过华为JDK官网镜像下载,使用绿色解压方式。
编译配置完成后,进行编译。使用bear命令行工具,生成compile_commands.json文件,自助抽奖系统源码此文件可用于导入Clion进行调试,无需生成CMakeList.txt文件。至此,环境搭建完成。
搭建Hotspot调试环境,遵循上述步骤,确保所有操作正确无误,即可成功搭建基于Ubuntu ..7与OpenJDK 8u的调试环境。
从HotSpot源码,深度解读 park 和 unpark
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Java并发包下的类大多基于AQS(AbstractQueuedSynchronizer)框架实现,而AQS线程安全的实现依赖于两个关键类:Unsafe和LockSupport。
其中,Unsafe主要提供CAS操作(关于CAS,在文章《读懂AtomicInteger源码(多线程专题)》中讲解过),LockSupport主要提供park/unpark操作。实际上,park/unpark操作的最终调用还是基于Unsafe类,因此Unsafe类才是核心。
Unsafe类的实现是由native关键字说明的,这意味着这个方法是原生函数,是用C/C++语言实现的,并被编译成了DLL,如何打开java源码由Java去调用。
park函数的作用是将当前调用线程阻塞,而unpark函数则是唤醒指定线程。
park是等待一个许可,unpark是为某线程提供一个许可。如果线程A调用park,除非另一个线程调用unpark(A)给A一个许可,否则线程A将阻塞在park操作上。每次调用一次park,需要有一个unpark来解锁。
并且,unpark可以先于park调用,但不管unpark先调用多少次,都只提供一个许可,不可叠加。只需要一次park来消费掉unpark带来的许可,再次调用会阻塞。
在Linux系统下,park和unpark是通过Posix线程库pthread中的mutex(互斥量)和condition(条件变量)来实现的。
简单来说,mutex和condition保护了一个叫_counter的信号量。当park时,这个变量被设置为0,当unpark时,这个变量被设置为1。当_counter=0时线程阻塞,当_counter>0时直接设为0并返回。
每个Java线程都有一个Parker实例,Parker类的部分源码如下:
由源码可知,Parker类继承于PlatformParker,实际上是用Posix的mutex和condition来实现的。Parker类里的_counter字段,就是用来记录park和unpark是否需要阻塞的标识。
具体的执行逻辑已经用注释标记在代码中,简要来说,就是检查_counter是不是大于0,如果是,则把_counter设置为0,返回。如果等于零,继续执行,阻塞等待。
unpark直接设置_counter为1,再unlock mutex返回。如果_counter之前的值是0,则还要调用pthread_cond_signal唤醒在park中等待的线程。源码如下:
(如果不会下载JVM源码可以后台回复“jdk”,获得下载压缩包)
HotSpot启动流程
学习HotSpot启动流程有助于深入理解程序入口和虚拟机运行机制,为后续学习提供整体把握。Launcher作为启动JVM进程的工具,根据类别可划分为正式版启动器,如在Windows下常用的java.exe和javaw.exe,其中前者保留控制台与输出信息,后者用于GUI程序,不显示输出。使用“java -help”可在控制台查看Launcher的具体使用方法和标准选项配置。
Launcher并非虚拟机核心,而是封装虚拟机执行外壳,负责加载JRE环境与动态链接库。一个JVM进程仅执行指定Java程序,多个Java程序需同时启动多个JVM进程。HotSpot中Launcher由C语言编写,与gamma共享源码,而Java源码位于不同目录。
理解Launcher执行原理对于深入HotSpot意义重大。Launcher调用HotSpot核心代码初始化JVM,维护整个生命周期。通过添加_JAVA_LAUNCHER_DEBUG=1环境变量,JVM输出详细打印,直观了解启动过程。大致步骤包括前期初始化、版本验证、创建执行环境、设置虚拟机环境、加载虚拟机、解析参数、虚拟机初始化与线程创建等。
启动入口在main.c/main方法中,调用java.c/JLI_Launch方法,该方法分为几个部分:初始化、版本验证、创建执行环境、设置虚拟机环境、加载虚拟机、参数解析与虚拟机初始化。新线程执行JavaMain()函数,完成虚拟机创建与Java程序运行。
JavaMain()方法中参数解析、虚拟机初始化、打印信息、确定主类、获取main方法并调用、获取执行结果与退出虚拟机的流程清晰。调用的关键函数如初始化虚拟机、确定主类、获取方法ID与执行方法、检查结果与销毁虚拟机,共同完成Java程序的执行。
java是如何调用native方法?hotspot源码分析必会技能
在深入研究JDK源码,如并发包和Thread相关部分时,往往会遇到native修饰的方法,它们隐藏在层层方法的底层。native方法的存在并非偶然,它是解决Java语言与操作系统直接交互的关键。Java作为高层语言,需要JVM作为桥梁,将Java指令转换为可以直接操作系统的C或C++代码,这就是native方法的用武之地。
JDK、JRE和JVM的关系是这样的:JDK包含JRE,其中的JVM负责执行Java代码并进行操作系统间的转换。在OpenJDK源码中,特别是hotspot实现的JVM中,能找到native方法的具体实现。JNI(Java Native Interface)技术用于模拟Java调用C或C++编写的native方法,确保跨平台的兼容性。
让我们通过实践来理解这个过程。首先,创建一个简单的Java类,通过javac编译,生成JavaCallC.class文件。然后使用javah命令生成JavaCallC.h头文件,这是C语言调用Java的关键部分,需要与Java代码中的native方法签名匹配。接着,编写C代码(Cclass.c),编译成动态链接库libJavaCallC.so,并将库文件路径添加到LD_LIBRARY_PATH环境变量中。
最后,执行JavaCallC命令,如果一切顺利,会看到"Java_JavaCallC_cMethod call succ"的输出,表明Java成功调用了native方法。在尝试过程中可能会遇到各种问题,但通过一步步的调试和学习,我们可以逐步掌握这个过程。