JVM.dll裝載過(guò)程與源代碼分析
你知道JVM.dll轉(zhuǎn)載過(guò)程嗎，這里和大家分享一下，首先看一下它的概念，JVM.dll是一個(gè)包含可由多個(gè)程序同時(shí)使用的代碼和數(shù)據(jù)的庫(kù)。例如，在Windows操作系統(tǒng)中，Comdlg32DLL執(zhí)行與對(duì)話框有關(guān)的常見(jiàn)函數(shù)。
淺談JVM.dll裝載過(guò)程與源代碼分析
眾所周知java.exe是javaclass文件的執(zhí)行程序，但實(shí)際上java.exe程序只是一個(gè)執(zhí)行的外殼，它會(huì)裝載JVM.dll，這個(gè)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)才是java虛擬機(jī)的實(shí)際操作處理所在。本文探究java.exe程序是如何查找和裝載JVM.dll動(dòng)態(tài)庫(kù)，并調(diào)用它進(jìn)行class文件執(zhí)行處理的。
JVM.dll源代碼
本文分析之代碼，《JavaTM2SDK,StandardEdition,v1.4.2fcsCommunitySourceRelease》，可從sun官方網(wǎng)站下載，主要分析的源代碼為：j2se\src\share\bin\java.cj2se\src\windows\bin\java_md.c
java.c是什么東西
‘java程序’源代碼所謂‘java程序’，包括jdk中的java.exe\javac.exe\javadoc.exe，java.c源代碼中通過(guò)JAVA_ARGS宏來(lái)控制生成的代碼，如果該宏沒(méi)定義則編譯文件控制生成java.exe否則編譯文件控制生成其他的‘java程序’。比如：j2se\make\java\javac\Makefile（這是javac編譯文件）中：$(CD)../../sun/javac;$(MAKE)$@RELEASE=$(RELEASE)FULL_VERSION=$(FULL_VERSION)j2se\make\sun\javac\javac\Makefile（由上面Makefile文件調(diào)用）中：JAVA_ARGS="{\"-J-ms8m\",\"com.sun.tools.javac.Main\"}"則由同一份java.c代碼生成的javac.exe程序就會(huì)直接調(diào)用java類(lèi)方法：com.sun.tools.javac.Main，這樣使其執(zhí)行起來(lái)就像是直接運(yùn)行的一個(gè)exe文件，而未定義JAVA_ARGS的java.exe程序則會(huì)調(diào)用傳遞過(guò)來(lái)參數(shù)中的類(lèi)方法。
從java.c的main入口函數(shù)說(shuō)起
main()函數(shù)中前面一段為重新分配參數(shù)指針的處理。然后調(diào)用函數(shù)：CreateExecutionEnvironment，該函數(shù)主要查找java運(yùn)行環(huán)境的目錄，和JVM.dll這個(gè)虛擬機(jī)核心動(dòng)態(tài)連接庫(kù)文件路徑所在。根據(jù)操作系統(tǒng)不同，該函數(shù)有不同實(shí)現(xiàn)版本，但大體處理邏輯相同，我們看看windows平臺(tái)該函數(shù)的處理（j2se\src\windows\bin\java_md.c）。
CreateExecutionEnvironment函數(shù)主要分為三步處理：a、查找jre路徑。b、裝載jvm.cfg中指定的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（JVM.dll）參數(shù)。c、取JVM.dll文件路徑。
實(shí)現(xiàn)：
◆a、查找jre路徑是通過(guò)java_md.c中函數(shù)：GetJREPath實(shí)現(xiàn)的。
該函數(shù)首先調(diào)用GetApplicationHome函數(shù)，GetApplicationHome函數(shù)調(diào)用windowsAPI函數(shù)GetModuleFileName取java.exe程序的絕對(duì)路徑，以我的jdk安裝路徑為例，為：“D:\java\j2sdk1.4.2_04\bin\java.exe”，然后去掉文件名取絕對(duì)路徑為：“D:\java\j2sdk1.4.2_04\bin”，之后會(huì)在去掉***一級(jí)目錄，現(xiàn)在絕對(duì)路徑為：“D:\java\j2sdk1.4.2_04”。然后GetJREPath函數(shù)繼續(xù)判斷剛剛?cè)〉穆窂?\bin\java.dll組合成的這個(gè)java.dll文件是否存在，如果存在則“D:\java\j2sdk1.4.2_04”為JRE路徑，否則判斷取得的“D:\java\j2sdk1.4.2_04”路徑+\jre\bin\java.dll文件是否存在，存在則“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre”為JRE路徑。如果上面兩種情況都不存在，則從注冊(cè)表中去查找（參見(jiàn)函數(shù)GetPublicJREHome）。
函數(shù)：GetPublicJREHome先查找HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\JavaSoft\JavaRuntimeEnvironment\CurrentVersion鍵值“當(dāng)前JRE版本號(hào)”，判斷“當(dāng)前JRE版本號(hào)”是否為1.4做為版本號(hào)，如果是則取HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\JavaSoft\JavaRuntimeEnvironment\“當(dāng)前JRE版本號(hào)”\JavaHome的路徑所在為JRE路徑。
我的JDK返回的JRE路徑為：“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre”。#p#
◆b、裝載jvm.cfg虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)配置文件是通過(guò)java.c中函數(shù):ReadKnownVMs實(shí)現(xiàn)的。
該函數(shù)首先組合jvm.cfg文件的絕對(duì)路徑，JRE路徑+\lib+\ARCH（CPU構(gòu)架）+\jvm.cfgARCH（CPU構(gòu)架）的判斷是通過(guò)java_md.c中GetArch函數(shù)判斷的，該函數(shù)中windows平臺(tái)只有兩種情況：WIN64的‘ia64’，其他情況都為‘i386’。我的為i386所以jvm.cfg文件絕對(duì)路徑為：“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\lib\i386\jvm.cfg”。文件內(nèi)容如下：
- ##@(#)jvm.cfg 1.703/01/23##Copyright2003SunMicrosystems,
- Inc.Allrightsreserved.
- #SUNPROPRIETARY/CONFIDENTIAL.Useissubjecttolicenseterms.
- #####ListofJVMsthatcanbeusedasanoptiontojava,javac,etc.
- #Orderisimportant--irstinthislististhedefaultJVM.
- #NOTEthatthisboththisfileanditsformatareUNSUPPORTEDand
- #WILLGOAWAYinafuturerelease.
- ##YoumayalsoselectaJVMinanarbitrarylocationwiththe
- #"-XXaltjvm="option,butthattooisunsupported
- #andmaynotbeavailableinafuturerelease.
- #-clientKNOWN-serverKNOWN-hotspotALIASED_TO-client-
- classicWARN-nativeERROR-greenERROR
（如果細(xì)心的話，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在JDK目錄中我的為：“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\client”和“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\server”兩個(gè)目錄下都存在JVM.dll文件。而java正是通過(guò)jvm.cfg配置文件來(lái)管理這些不同版本的JVM.dll的。）
ReadKnownVMs函數(shù)會(huì)將該文件中的配置內(nèi)容讀入到一個(gè)JVM配置結(jié)構(gòu)的全局變量中，該函數(shù)首先跳過(guò)注釋?zhuān)ㄒ?lsquo;#’開(kāi)始的行），然后讀取以‘-’開(kāi)始的行指定的jvm參數(shù)，每一行為一個(gè)jvm信息，***部分為jvm虛擬機(jī)名稱(chēng)，第二部分為配置參數(shù)，比如行：“-clientKNOWN”則“-client”為虛擬機(jī)名稱(chēng)，而“KNOWN”為配置類(lèi)型參數(shù)，“KNOWN”表示該虛擬機(jī)的JVM.dll存在，而“ALIASED_TO”表示為另一個(gè)JVM.dll的別名，“WARN”表示該虛擬機(jī)的JVM.dll不存在但運(yùn)行時(shí)會(huì)用其他存在的JVM.dll替代執(zhí)行，而“ERROR”同樣表示該類(lèi)虛擬機(jī)的JVM.dll不存在且運(yùn)行時(shí)不會(huì)找存在的JVM.dll替代而直接拋出錯(cuò)誤信息。
在運(yùn)行java程序時(shí)指定使用那個(gè)虛擬機(jī)的判斷是由java.c中函數(shù)：CheckJvmType判斷，該函數(shù)會(huì)檢查java運(yùn)行參數(shù)中是否有指定jvm的參數(shù)，然后從ReadKnownVMs函數(shù)讀取的jvm.cfg數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中去查找，從而指定不同的jvm類(lèi)型（最終導(dǎo)致裝載不同JVM.dll）。有兩種方法可以指定jvm類(lèi)型，一種按照jvm.cfg文件中的jvm名稱(chēng)指定，第二種方法是直接指定，它們執(zhí)行的方法分別是“java-J”、“java-XXaltjvm=”或“java-J-XXaltjvm=”。如果是***種參數(shù)傳遞方式，CheckJvmType函數(shù)會(huì)取參數(shù)‘-J’后面的jvm名稱(chēng)，然后從已知的jvm配置參數(shù)中查找如果找到同名的則去掉該jvm名稱(chēng)前的‘-’直接返回該值；而第二種方法，會(huì)直接返回“-XXaltjvm=”或“-J-XXaltjvm=”后面的jvm類(lèi)型名稱(chēng)；如果在運(yùn)行java時(shí)未指定上面兩種方法中的任一一種參數(shù)，CheckJvmType會(huì)取配置文件中***個(gè)配置中的jvm名稱(chēng)，去掉名稱(chēng)前面的‘-’返回該值。CheckJvmType函數(shù)的這個(gè)返回值會(huì)在下面的函數(shù)中匯同jre路徑組合成JVM.dll的絕對(duì)路徑。
比如：如果在運(yùn)行java程序時(shí)使用“java-J-clienttest”則ReadKnownVMs會(huì)讀取參數(shù)“-client”然后查找jvm.cfg讀入的參數(shù)中是否有jvm名稱(chēng)為“-client”的，如果有則去掉jvm名稱(chēng)前的“-”直接返回“client”；而如果在運(yùn)行java程序時(shí)使用如下參數(shù)：“java-XXaltjvm=D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\clienttest”，則ReadKnownVMs會(huì)直接返回“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\client”；如果不帶上面參數(shù)執(zhí)行如：“javatest”，因?yàn)樵趈vm.cfg配置文件中***個(gè)存在的jvm為“-client”，所以函數(shù)ReadKnownVMs也會(huì)去掉jvm名稱(chēng)前的“-”返回“client”。其實(shí)這三中情況都是使用的“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\client\JVM.dll”這個(gè)jvm動(dòng)態(tài)連接庫(kù)處理test這個(gè)class的，見(jiàn)下面GetJVMPath函數(shù)。
◆c、取JVM.dll文件路徑是通過(guò)java_md.c中函數(shù)：GetJVMPath實(shí)現(xiàn)的。
由上面兩步我們已經(jīng)獲得了JRE路徑和jvm的類(lèi)型字符串。GetJVMPath函數(shù)判斷CheckJvmType返回的jvm類(lèi)型字符串中是否包含了‘\’或‘/’如果包含則以該jvm類(lèi)型字符串+\JVM.dll作為JVM的全路徑，否則以JRE路徑+\bin+\jvm類(lèi)型字符串+\JVM.dll作為JVM的全路徑。
看看上面的例子，***種情況“java-J-clienttest”JVM.dll路徑為：JRE路徑+\bin+\jvm類(lèi)型字符串+\JVM.dll按照我的JDK路徑則為：“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre”+“\bin”+“\client”+“\JVM.dll”。第二種情況“java-XXaltjvm=D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\clienttest”路徑為：jvm類(lèi)型字符串+\JVM.dll即為：“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre\bin\client”+“\JVM.dll”第三種情況“javatest”為：“D:\java\j2sdk1.4.2_04\jre”+“\bin”+“\client”+“\JVM.dll”與情況一相同。所以這三種情況都是調(diào)用的jvm動(dòng)態(tài)連接庫(kù)“D:\javaj2sdk1.4.2_04\jre\bin\client\JVM.dll”處理test類(lèi)的。
我們來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證一下：打開(kāi)cmd控制臺(tái)：
設(shè)置java裝載調(diào)試E:\work\java_research>set_JAVA_LAUNCHER_DEBUG=1
情況一E:\work\java_research>java-J-clienttest.ScanDirectory----_JAVA_LAUNCHER_DEBUG----
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