我們寫的主類中的main()方法是如何被Java虛擬機(jī)調(diào)用到的？在Java類中的一些方法會(huì)被由C/C++編寫的HotSpot虛擬機(jī)的C/C++函數(shù)調(diào)用，不過(guò)由于Java方法與C/C++函數(shù)的調(diào)用約定不同，所以并不能直接調(diào)用，需要JavaCalls::call()這個(gè)函數(shù)輔助調(diào)用。（我把由C/C++編寫的叫函數(shù)，把Java編寫的叫方法，后續(xù)也會(huì)延用這樣的叫法）如下圖所示。
從C/C++函數(shù)中調(diào)用的一些Java方法主要有：
- （1）Java主類中的main()方法；
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（2）Java主類裝載時(shí)，調(diào)用
JavaCalls::call()函數(shù)執(zhí)行checkAndLoadMain()方法； -
（3）類的初始化過(guò)程中，調(diào)用
JavaCalls::call()函數(shù)執(zhí)行的Java類初始化方法<clinit>，可以查看JavaCalls::call_default_constructor()函數(shù)，有對(duì)<clinit>方法的調(diào)用邏輯； -
（4）我們先省略main方法的執(zhí)行流程（其實(shí)main方法的執(zhí)行也是先啟動(dòng)一個(gè)JavaMain線程，套路都是一樣的），單看某個(gè)
JavaThread的啟動(dòng)過(guò)程。JavaThread的啟動(dòng)最終都要通過(guò)一個(gè)native方法java.lang.Thread#start0()方法完成的，這個(gè)方法經(jīng)過(guò)解釋器的native_entry入口，調(diào)用到了JVM_StartThread()函數(shù)。其中的static void thread_entry(JavaThread* thread, TRAPS)函數(shù)中會(huì)調(diào)用JavaCalls::call_virtual()函數(shù)。JavaThread最終會(huì)通過(guò)JavaCalls::call_virtual()函數(shù)來(lái)調(diào)用字節(jié)碼中的run()方法； -
（5）在
SystemDictionary::load_instance_class()這個(gè)能體現(xiàn)雙親委派的函數(shù)中，如果類加載器對(duì)象不為空，則會(huì)調(diào)用這個(gè)類加載器的loadClass()函數(shù)（通過(guò)call_virtual()函數(shù)來(lái)調(diào)用）來(lái)加載類。
當(dāng)然還會(huì)有其它方法，這里就不一一列舉了。通過(guò)JavaCalls::call() 、JavaCalls::call_helper()等函數(shù)調(diào)用Java方法，這些函數(shù)定義在JavaCalls類中，
這個(gè)類的定義如下：
從C/C++函數(shù)中調(diào)用的一些Java方法主要有：
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（1）Java主類中的
main()方法； -
（2）Java主類裝載時(shí)，調(diào)用
JavaCalls::call()函數(shù)執(zhí)行checkAndLoadMain()方法； -
（3）類的初始化過(guò)程中，調(diào)用
JavaCalls::call()函數(shù)執(zhí)行的Java類初始化方法<clinit>，可以查看JavaCalls::call_default_constructor()函數(shù)，有對(duì)<clinit>方法的調(diào)用邏輯； -
（4）我們先省略main方法的執(zhí)行流程（其實(shí)main方法的執(zhí)行也是先啟動(dòng)一個(gè)JavaMain線程，套路都是一樣的），單看某個(gè)
JavaThread的啟動(dòng)過(guò)程。JavaThread的啟動(dòng)最終都要通過(guò)一個(gè)native方法java.lang.Thread#start0()方法完成的，這個(gè)方法經(jīng)過(guò)解釋器的native_entry入口，調(diào)用到了JVM_StartThread()函數(shù)。其中的static void thread_entry(JavaThread* thread, TRAPS)函數(shù)中會(huì)調(diào)用JavaCalls::call_virtual()函數(shù)。JavaThread最終會(huì)通過(guò)JavaCalls::call_virtual()函數(shù)來(lái)調(diào)用字節(jié)碼中的run()方法； -
（5）在
SystemDictionary::load_instance_class()這個(gè)能體現(xiàn)雙親委派的函數(shù)中，如果類加載器對(duì)象不為空，則會(huì)調(diào)用這個(gè)類加載器的loadClass()函數(shù)（通過(guò)call_virtual()函數(shù)來(lái)調(diào)用）來(lái)加載類。
當(dāng)然還會(huì)有其它方法，這里就不一一列舉了。通過(guò)JavaCalls::call() 、JavaCalls::call_helper()等函數(shù)調(diào)用Java方法，這些函數(shù)定義在JavaCalls類中，
這個(gè)類的定義如下：
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源代碼位置：openjdk/hotspot/src/share/vm/runtime/javaCalls.hpp class JavaCalls: AllStatic { static void call_helper(JavaValue* result, methodHandle* method, JavaCallArguments* args, TRAPS); public: static void call_default_constructor(JavaThread* thread, methodHandle method, Handle receiver, TRAPS); // 使用如下函數(shù)調(diào)用Java中一些特殊的方法，如類初始化方法<clinit>等 // receiver表示方法的接收者，如A.main()調(diào)用中，A就是方法的接收者 static void call_special(JavaValue* result, KlassHandle klass, Symbol* name,Symbol* signature, JavaCallArguments* args, TRAPS); static void call_special(JavaValue* result, Handle receiver, KlassHandle klass,Symbol* name, Symbol* signature, TRAPS); static void call_special(JavaValue* result, Handle receiver, KlassHandle klass,Symbol* name, Symbol* signature, Handle arg1, TRAPS); static void call_special(JavaValue* result, Handle receiver, KlassHandle klass,Symbol* name, Symbol* signature, Handle arg1, Handle arg2, TRAPS); // 使用如下函數(shù)調(diào)用動(dòng)態(tài)分派的一些方法 static void call_virtual(JavaValue* result, KlassHandle spec_klass, Symbol* name,Symbol* signature, JavaCallArguments* args, TRAPS); static void call_virtual(JavaValue* result, Handle receiver, KlassHandle spec_klass,Symbol* name, Symbol* signature, TRAPS); static void call_virtual(JavaValue* result, Handle receiver, KlassHandle spec_klass,Symbol* name, Symbol* signature, Handle arg1, TRAPS); static void call_virtual(JavaValue* result, Handle receiver, KlassHandle spec_klass,Symbol* name, Symbol* signature, Handle arg1, Handle arg2, TRAPS); // 使用如下函數(shù)調(diào)用Java靜態(tài)方法 static void call_static(JavaValue* result, KlassHandle klass,Symbol* name, Symbol* signature, JavaCallArguments* args, TRAPS); static void call_static(JavaValue* result, KlassHandle klass,Symbol* name, Symbol* signature, TRAPS); static void call_static(JavaValue* result, KlassHandle klass,Symbol* name, Symbol* signature, Handle arg1, TRAPS); static void call_static(JavaValue* result, KlassHandle klass,Symbol* name, Symbol* signature, Handle arg1, Handle arg2, TRAPS); // 更低一層的接口，如上的一些函數(shù)可能會(huì)最終調(diào)用到如下這個(gè)函數(shù) static void call(JavaValue* result, methodHandle method, JavaCallArguments* args, TRAPS);}; |
如上的函數(shù)都是自解釋的，通過(guò)名稱我們就能看出這些函數(shù)的作用。其中JavaCalls::call()函數(shù)是更低一層的通用接口。Java虛擬機(jī)規(guī)范定義的字節(jié)碼指令共有5個(gè)，分別為invokestatic 、invokedynamic 、invokestatic 、invokespecial、invokevirtual幾種方法調(diào)用指令。這些call_static() 、call_virtual()函數(shù)內(nèi)部調(diào)用了call()函數(shù)。這一節(jié)我們先不介紹各個(gè)方法的具體實(shí)現(xiàn)。下一篇將詳細(xì)介紹。
我們選一個(gè)重要的main()方法來(lái)查看具體的調(diào)用邏輯。如下基本照搬R大的內(nèi)容，不過(guò)我略做了一些修改，如下：
假設(shè)我們的Java主類的類名為JavaMainClass，下面為了區(qū)分java launcher里C/C++的main()與Java層程序里的main()，把后者寫作JavaMainClass.main()方法。
從剛進(jìn)入C/C++的main()函數(shù)開始：
啟動(dòng)并調(diào)用HotSpot虛擬機(jī)的main()函數(shù)的線程執(zhí)行的主要邏輯如下：
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main()-> //... 做一些參數(shù)檢查-> //... 開啟新線程作為main線程，讓它從JavaMain()函數(shù)開始執(zhí)行；該線程等待main線程執(zhí)行結(jié)束 |
在如上線程中會(huì)啟動(dòng)另外一個(gè)線程執(zhí)行JavaMain()函數(shù)，如下：
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JavaMain()-> //... 找到指定的JVM-> //... 加載并初始化JVM-> //... 根據(jù)Main-Class指定的類名加載JavaMainClass-> //... 在JavaMainClass類里找到名為"main"的方法，簽名為"([Ljava/lang/String;)V"，修飾符是public的靜態(tài)方法-> (*env)->CallStaticVoidMethod(env, mainClass, mainID, mainArgs); // 通過(guò)JNI調(diào)用JavaMainClass.main()方法 |
以上步驟都還在java launcher的控制下；當(dāng)控制權(quán)轉(zhuǎn)移到JavaMainClass.main()方法之后就沒(méi)java launcher什么事了，等JavaMainClass.main()方法返回之后java launcher才接手過(guò)來(lái)清理和關(guān)閉JVM。
下面看一下調(diào)用Java主類main()方法時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)的主要方法及執(zhí)行的主要邏輯，如下：
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// HotSpot VM里對(duì)JNI的CallStaticVoidMethod的實(shí)現(xiàn)。留意要傳給Java方法的參數(shù)// 以C的可變長(zhǎng)度參數(shù)傳入，這個(gè)函數(shù)將其收集打包為JNI_ArgumentPusherVaArg對(duì)象-> jni_CallStaticVoidMethod() // 這里進(jìn)一步將要傳給Java的參數(shù)轉(zhuǎn)換為JavaCallArguments對(duì)象傳下去 -> jni_invoke_static() // 真正底層實(shí)現(xiàn)的開始。這個(gè)方法只是層皮，把JavaCalls::call_helper() // 用os::os_exception_wrapper()包裝起來(lái)，目的是設(shè)置HotSpot VM的C++層面的異常處理 -> JavaCalls::call() -> JavaCalls::call_helper() -> //... 檢查目標(biāo)方法是否為空方法，是的話直接返回 -> //... 檢查目標(biāo)方法是否“首次執(zhí)行前就必須被編譯”，是的話調(diào)用JIT編譯器去編譯目標(biāo)方法 -> //... 獲取目標(biāo)方法的解釋模式入口from_interpreted_entry，下面將其稱為entry_point -> //... 確保Java棧溢出檢查機(jī)制正確啟動(dòng) -> //... 創(chuàng)建一個(gè)JavaCallWrapper，用于管理JNIHandleBlock的分配與釋放， // 以及在調(diào)用Java方法前后保存和恢復(fù)Java的frame pointer/stack pointer //... StubRoutines::call_stub()返回一個(gè)指向call stub的函數(shù)指針， // 緊接著調(diào)用這個(gè)call stub，傳入前面獲取的entry_point和要傳給Java方法的參數(shù)等信息 -> StubRoutines::call_stub()(...) // call stub是在VM初始化時(shí)生成的。對(duì)應(yīng)的代碼在 // StubGenerator::generate_call_stub()函數(shù)中 -> //... 把相關(guān)寄存器的狀態(tài)調(diào)整到解釋器所需的狀態(tài) -> //... 把要傳給Java方法的參數(shù)從JavaCallArguments對(duì)象解包展開到解釋模 // 式calling convention所要求的位置 -> //... 跳轉(zhuǎn)到前面?zhèn)魅氲膃ntry_point，也就是目標(biāo)方法的from_interpreted_entry -> //... 在-Xcomp模式下，實(shí)際跳入的是i2c adapter stub，將解釋模式calling convention // 傳入的參數(shù)挪到編譯模式calling convention所要求的位置 -> //... 跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)方法被JIT編譯后的代碼里，也就是跳到 nmethod 的 VEP 所指向的位置 -> //... 正式開始執(zhí)行目標(biāo)方法被JIT編譯好的代碼 <- 這里就是"main()方法的真正入口" |
后面3個(gè)步驟是在編譯執(zhí)行的模式下，不過(guò)后續(xù)我們從解釋執(zhí)行開始研究，所以需要為虛擬機(jī)配置-Xint選項(xiàng)，有了這個(gè)選項(xiàng)后，Java主類的main()方法就會(huì)解釋執(zhí)行了。
在調(diào)用Java主類main()方法的過(guò)程中，我們看到了虛擬機(jī)是通過(guò)JavaCalls::call()函數(shù)來(lái)間接調(diào)用main()方法的，下一篇我們研究一下具體的調(diào)用邏輯。
到此這篇關(guān)于關(guān)于Java虛擬機(jī)HotSpot的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java虛擬機(jī)HotSpot內(nèi)容請(qǐng)搜索服務(wù)器之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持服務(wù)器之家！
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