JVM源碼分析之JVM啟動流程

本文轉載自查看原文 2020-05-21 16:51 610

原創申明：本文由公眾號【猿燈塔】原創，轉載請說明出處標注

“365篇原創計划”第十四篇。

今天呢！燈塔君跟大家講：

JVM源碼分析之JVM啟動流程

前言：

執行Java類的main方法，程序就能運行起來，main方法的背后，虛擬機究竟發生了什么？如果你對這個感興趣，相信本文會給你一個答案，本文分析的openjdk版本為openjdk-7-fcs-src-b147-27

class BootStrap {
    public static void main(String[] args) {
        for (String str : args) {
            System.out.println(str);
        }
    }
}

java BootStrap -Xms6G -Xmx8G -Xmn3G -Xss512k 
-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC

虛擬機的啟動入口位於share/tools/launcher/java.c的main方法，整個流程分為如下幾個步驟：
1、配置JVM裝載環境

2、解析虛擬機參數

3、設置線程棧大小

4、執行Java main方法

1、配置JVM裝載環境

Java代碼執行時需要一個JVM環境，JVM環境的創建包括兩部分：JVM.dll文件的查找和裝載。

JVM.dll文件的查找

通過CreateExecutionEnvironment方法實現，根據當前JRE環境的路徑和系統版本尋找jvm.cfg文件，windows實現如下：

大概實現邏輯：

1、GetJREPath查找當前JRE環境的所在路徑；

2、ReadKnownVms讀取JRE路徑\lib\ARCH(CPU構架)\JVM.cfg文件，其中ARCH(CPU構架)通過GetArch方法獲取，在window下有三種情況：amd64、ia64和i386；3、CheckJvmType確定當前JVM類型，先判斷是否通過-J、-XXaltjvm=或-J-XXaltjvm=參數指定，如果沒有，則讀取JVM.cfg文件中配置的第一個類型；4、GetJVMPath根據上一步確定的JVM類型，找到對應的JVM.dll文件；

JVM.dll文件的裝載

初始化虛擬機中的函數調用，即通過JVM中的方法調用JVM.dll文件中定義的函數，實現如下：

1、LoadLibrary方法裝載JVM.dll動態連接庫；2、把JVM.dll文件中定義的函數JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs綁定到InvocationFunctions變量的CreateJavaVM和GetDefaultJavaVMInitArgs函數指針變量上；

2、虛擬機參數解析

裝載完JVM環境之后，需要對啟動參數進行解析，其實在裝載JVM環境的過程中已經解析了部分參數，該過程通過ParseArguments方法實現，並調用AddOption方法將解析完成的參數保存到JavaVMOption中，JavaVMOption結構實現如下：

AddOption方法實現如下：

這里對-Xss參數進行特殊處理，並設置threadStackSize，因為參數格式比較特殊，其它是key/value鍵值對，它是-Xss512的格式。后續Arguments類會對JavaVMOption數據進行再次處理，並驗證參數的合理性。

參數處理

Arguments::parse_each_vm_init_arg方法負責處理經過解析過的JavaVMOption數據，部分實現如下：

這里只列出三個常用的參數：

1、-Xmn：設置新生代的大小NewSize和MaxNewSize；
2、-Xms：設置堆的初始值InitialHeapSize，也是堆的最小值；
3、-Xmx：設置堆的最大值MaxHeapSize；

參數驗證

Arguments::check_gc_consistency方法負責驗證虛擬機啟動參數中配置GC的合理性，實現如下：

1、如果參數為-XX:+UseSerialGC -XX:+UseParallelGC，由於UseSerialGC和UseParallelGC不能兼容，JVM啟動時會拋出錯誤信息；2、如果參數為-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC，其中UseConcMarkSweepGC和UseParNewGC可以兼容，JVM可以正常啟動；

3、設置線程棧大小

如果啟動參數未設置-Xss，即threadStackSize為0，則調用InvocationFunctions的GetDefaultJavaVMInitArgs方法獲取JavaVM的初始化參數，即調用JVM.dll函數JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs，定義在share\vm\prims\jni.cpp，實現如下：