JVM啟動過程——JVM之一


JVM是Java程序運行的環境,同時是一個操作系統的一個應用程序進程,因此它有自己的生命周期,也有自己的代碼和數據空間.

JVM體系主要是兩個JVM的內部體系結構分為三個子系統和兩大組件,分別是:類裝載器(ClassLoader)子系統、執行引擎子系統和GC子系統,組件是內存運行數據區域和本地接口。

JVM工作原理和特點主要是指操作系統裝入JVM,是通過jdk中Java.exe來完成,通過下面4步來完成JVM環境.

1.創建JVM裝載環境和配置

2.裝載JVM.dll

3.初始化JVM.dll並掛界到JNIENV(JNI調用接口)實例

4.調用JNIEnv實例裝載並處理class類。

一.JVM裝入環境,JVM提供的方式是操作系統的動態連接文件.

既然是文件那就一個裝入路徑的問題,Java是怎么找這個路徑的呢?

當你在調用Java test的時候,操作系統會在path下在你的Java.exe程序,Java.exe就通過下面一個過程來確定JVM的路徑和相關的參數配置了.下面基於Windows的實現的分析:

1、首先查找jre路徑,Java是通過GetApplicationHome api來獲得當前的Java.exe絕對路徑,c:\j2sdk1.4.2_09\bin\Java.exe,那么它會截取到絕對路徑c:\j2sdk1.4.2_09\,判斷c:\j2sdk1.4.2_09\bin\Java.dll文件是否存在,

  如果存在就把c:\j2sdk1.4.2_09\作為jre路徑,

  如果不存在則判斷c:\j2sdk1.4.2_09\jre\bin\Java.dll是否存在,如果存在這c:\j2sdk1.4.2_09\jre作為jre路徑.如果不存在調用GetPublicJREHome查HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\JavaSoft\Java Runtime Environment\“當前JRE版本號”\JavaHome的路徑為jre路徑。

2、然后裝載JVM.cfg文件JRE路徑+\lib+\ARCH(CPU構架)+\JVM.cfg ,ARCH(CPU構架)的判斷是通過Java_md.c中GetArch函數判斷的,該函數中windows平台只有兩種情況:WIN64的‘ia64’,其他情況都為‘i386’。以我的為例:C:\j2sdk1.4.2_09\jre\lib\i386\JVM.cfg.主要的內容如下:

  1. -client KNOWN   
  2. -server KNOWN   
  3. -hotspot ALIASED_TO -client   
  4. -classic WARN   
  5. -native ERROR   
  6. -green ERROR  

在我們的jdk目錄中jre\bin\server和jre\bin\client都有JVM.dll文件存在,而Java正是通過JVM.cfg配置文件來管理這些不同版本的JVM.dll的.通過文件我們可以定義目前jdk中支持那些JVM,前面部分(client)是JVM名稱,后面是參數,KNOWN表示JVM存在,ALIASED_TO表示給別的JVM取一個別名,WARN表示不存在時找一個JVM替代,ERROR表示不存在拋出異常.

  在運行Java XXX是,Java.exe會通過CheckJVMType來檢查當前的JVM類型,Java可以通過兩種參數的方式來指定具體的JVM類型,一種按照JVM.cfg文件中的JVM名稱指定,第二種方法是直接指定,它們執行的方法分別是“Java -J”、“Java -XXaltJVM=”或“Java -J-XXaltJVM=”。如果是第一種參數傳遞方式,CheckJVMType函數會取參數‘-J’后面的JVM名稱,然后從已知的JVM配置參數中查找如果找到同名的則去掉該JVM名稱前的‘-’直接返回該值;而第二種方法,會直接返回“-XXaltJVM=”或“-J-XXaltJVM=”后面的JVM類型名稱;如果在運行Java時未指定上面兩種方法中的任一一種參數,CheckJVMType會取配置文件中第一個配置中的JVM名稱,去掉名稱前面的‘-’返回該值。CheckJVMType函數的這個返回值會在下面的函數中匯同jre路徑組合成JVM.dll的絕對路徑。如果沒有指定這會使用JVM.cfg中第一個定義的JVM.可以通過set _Java_LAUNCHER_DEBUG=1在控制台上測試.

最后獲得JVM.dll的路徑,JRE路徑+\bin+\JVM類型字符串+\JVM.dll就是JVM的文件路徑了,但是如果在調用Java程序時用-XXaltJVM=參數指定的路徑path,就直接用path+\JVM.dll文件做為JVM.dll的文件路徑.

二:裝載JVM.dll

通過第一步已經找到了JVM的路徑,Java通過LoadJavaVM來裝入JVM.dll文件.裝入工作很簡單就是調用Windows API函數:

LoadLibrary裝載JVM.dll動態連接庫.然后把JVM.dll中的導出函數JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs掛接到InvocationFunctions變量的CreateJavaVM和GetDefaultJavaVMInitArgs函數指針變量上。JVM.dll的裝載工作宣告完成。

三:初始化JVM,獲得本地調用接口,這樣就可以在Java中調用JVM的函數了.調用InvocationFunctions->CreateJavaVM也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法獲得JNIEnv結構的實例.

四:運行Java程序.

Java程序有兩種方式一種是jar包,一種是.class:

運行jar,Java -jar XXX.jar運行的時候,Java.exe調用GetMainClassName函數,該函數先獲得JNIEnv實例,然后調用Java類Java.util.jar.JarFileJNIEnv中方法getManifest()並從返回的Manifest對象中取getAttributes("Main-Class")的值即jar包中文件:META-INF/MANIFEST.MF指定的Main-Class的主類名作為運行的主類。

之后會調用Java.c中LoadClass方法裝載該主類(使用JNIEnv實例的FindClass)。

然后調用JNIEnv實例的GetStaticMethodID方法查找裝載的class主類中“public static void main(String[] args)”方法,並判斷該方法是否為public方法,然后調用JNIEnv實例的CallStaticVoidMethod方法調用該Java類的main方法。 

 


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