深入理解Java虚拟机（1）——JDK源码分析

JVM，JDK，JAVA源码，JDK编译，JDK调试

Pengeo

1114人浏览 · 2022-08-31 23:20:39

Pengeo · 2022-08-31 23:20:39 发布

系统环境

系统：macOS Big Sur 11.6.1
JDK IDE：CLion 2021.3.4
Java IDE：IntelliJ IDEA 2021.3.3 (Ultimate Edition)
Boot JDK：
java version “11.0.13” 2021-10-19 LTS
Java™ SE Runtime Environment 18.9 (build 11.0.13+10-LTS-370)
Java HotSpot™ 64-Bit Server VM 18.9 (build 11.0.13+10-LTS-370, mixed mode)
编译 JDK：
openjdk version “12-internal” 2019-03-19
OpenJDK Runtime Environment (fastdebug build 12-internal+0-adhoc.pengo.jdk12-06222165c35f)
OpenJDK 64-Bit Server VM (fastdebug build 12-internal+0-adhoc.pengo.jdk12-06222165c35f, mixed mode)

编译JDK

依赖安装

hg版本管理工具（如果打包下载jdk，可以不用安装此依赖）：

brew install mercurial

编译器缓存：

brew install ccache

字体库：

brew install freetype

自动配置：

brew install autoconf

如果brew安装慢，可以问一下搜索引擎配置成阿里云的镜像，这里不在赘述。

下载源码

源码地址：https://hg.openjdk.java.net/jdk/jdk12/file/06222165c35f
有两种方式可以获取到源码，基于国内的网络安全策略，建议使用第一种方式。

打包下载（推荐）

直接点击zip或者gz，下载压缩包，然后解压到自己的目录内。

clone下载

hg clone https://hg.openjdk.java.net/jdk/jdk12

编译

构建文档

编译之前建议读一遍源码里的构建文档，介绍了基础的安装步骤和一些注意事项，以及一些常见错误的解决方案，使用chrome翻译成中文后，对照着原文档很容易理解。路径是在${prefix_path}/jdk12-06222165c35f/doc/building.html

${prefix_path} 填写本地的绝对路径，例如：/Users/root/jdk-build/jdk12-06222165c35f，后文都以此表示，不在赘述。

构建文档

运行配置

编译FastDebug版、仅含Server模式的HotSpot虚拟机:
切换到下载的jdk文件夹下

cd jdk12-06222165c35f

然后执行一下命令：

bash configure --enable-debug --with-jvm-variants=server

如果编译通过，应该会得到如下信息：

Configuration summary:
* Debug level:    fastdebug
* HS debug level: fastdebug
* JVM variants:   server
* JVM features:   server: 'aot cds cmsgc compiler1 compiler2 dtrace epsilongc g1gc graal jfr jni-check jvmci jvmti management nmt parallelgc serialgc services shenandoahgc vm-structs'
* OpenJDK target: OS: macosx, CPU architecture: x86, address length: 64
* Version string: 12-internal+0-adhoc.pengo.jdk12-06222165c35f (12-internal)

Tools summary:
* Boot JDK:       java version "11.0.13" 2021-10-19 LTS Java(TM) SE Runtime Environment 18.9 (build 11.0.13+10-LTS-370) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM 18.9 (build 11.0.13+10-LTS-370, mixed mode)  (at /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk-11.0.13.jdk/Contents/Home)
* Toolchain:      clang (clang/LLVM from Xcode 13.2.1)
* C Compiler:     Version 13.0.0 (at /usr/bin/clang)
* C++ Compiler:   Version 13.0.0 (at /usr/bin/clang++)

Build performance summary:
* Cores to use:   8
* Memory limit:   16384 MB

构建

make images

在这个过程中你可能会遇到许多错误，可以参考此篇文章进行解决。传送门
编译完成后会输出如下信息：
在这里插入图片描述

Hello, My JDK

现在是测试一下你自己编译的JDK的时候了:

./build/macosx-x86_64-server-fastdebug/jdk/bin/java -version

正常会输出你编译的JDK版本号和配置的环境：
在这里插入图片描述

CLion调试

版本选择

书上选择的版本是CLion 2019.1，本人选择的版本是CLion 2021.3.4，2019版本可以问一下度娘，基本都有，现在只记录一下使用2021版本遇到的坑。

生成compile_commands.json

由于2021版本只有open选项，所以要在编译出来的JDK里生成compile_commands.json后再导入CLion中，https://blog.jetbrains.com/clion/2020/03/openjdk-with-clion/ Jetbrains中记录了这个问题，现在只说一下解决方法。

make CONF=macosx-x86_64-server-fastdebug compile-commands

macosx-x86_64-server-fastdebug是我本地的版本，可以替换成自己的，如果是第一次编译，建议设置成和楼主一样的，下文不再赘述。

之后在build/macosx-x86_64-server-fastdebug/compile_commands.json就可以看到此文件。

编译

再执行一遍编译：

make CONF=macosx-x86_64-server-fastdebug

配置Toolchains

CLion中Preferences | Build, Execution, Deployment | Toolchains中配置，我是取得默认的。

导入项目

File | Open选中生成的compile_commands.json，然后通过Tools ｜ Compilation Database ｜ Change Project Root把根目录设置为 jdk12-06222165c35f。

配置Custom Build Targets

Preferences | Build, Execution, Deployment | Custom Build Targets，先Add一个target，然后再增加一个External Tools。
make External Tools 配置信息：

Program: make
Arguments: CONF=macosx-x86_64-server-fastdebug
Working directory: ${prefix_path}/jdk12-06222165c35f

clean External Tools 配置信息：

Program: make
Arguments: CONF=macosx-x86_64-server-fastdebug clean
Working directory: ${prefix_path}/jdk12-06222165c35f

给一个命名：macosx-x86_64-server-fastdebug，然后Build里填写make External Tools，Clean里填写clean External Tools
Targets

配置Run/Debug Configurations

点击Edit Configurations，然后新建一个Custom Build Application，给一个命名，然后填写如下的配置：

Target: macosx-x86_64-server-fastdebug
Executable: ${prefix_path}/jdk12-06222165c35f/build/macosx-x86_64-server-fastdebug/jdk/bin/java
Program arguments: -version

然后删除掉Before launch里的Build。
Configuration
可能有许多教程里写的是新建CMake Application，但楼主在2021版本中新建后，是无法选择上一步配置的Target的，可以根据自己选择的CLion版本，新建CMake Application和Custom Build Application都试一下，看一看哪个能用。

测试java -version

然后Run刚刚配置的Config，不出意外意外你应该能得到如下信息：

openjdk version "12-internal" 2019-03-19
OpenJDK Runtime Environment (fastdebug build 12-internal+0-adhoc.pengo.jdk12-06222165c35f)
OpenJDK 64-Bit Server VM (fastdebug build 12-internal+0-adhoc.pengo.jdk12-06222165c35f, mixed mode)

如果是Debug启动的话，你可能会出现断点，F9跳过即可，然后打印出下面的信息：

Signal: SIGSEGV (signal SIGSEGV)
Signal: SIGSEGV (signal SIGSEGV)
Signal: SIGSEGV (signal SIGSEGV)
openjdk version "12-internal" 2019-03-19
OpenJDK Runtime Environment (fastdebug build 12-internal+0-adhoc.pengo.jdk12-06222165c35f)
OpenJDK 64-Bit Server VM (fastdebug build 12-internal+0-adhoc.pengo.jdk12-06222165c35f, mixed mode)

有两种解决方案：

在LLDB下执行以下命令

pro hand -p true -s false SIGSEGV SIGBUS

或者在~/.lldbinit文件中,添加如下命令

breakpoint set --file /Users/naver/jvm/jdk12-06222165c35f/src/java.base/share/native/launcher/main.c --line 98 -C "pro hand -p true -s false SIGSEGV SIGBUS" --auto-continue true

不过楼主没有配置，各位可以根据情况自己配置。

测试普通java

在IDEA中新建一个项目，然后添加一个普通的类和main方法：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            System.out.println("thread run");
        });
        System.out.println("Hello, My JDK.");
        t1.start();
    }
}

一定要在Source 目录下新建类，不然可能会报类找不到的异常：

错误: 找不到或无法加载主类 Main
原因: java.lang.NoClassDefFoundError: com/pengo/testdemo/testjdk/Main (wrong name: Main)

新建一个Custom Build Application，给一个命名，然后填写如下的配置：

Target: macosx-x86_64-server-fastdebug
Executable: ${prefix_path}/jdk12-06222165c35f/build/macosx-x86_64-server-fastdebug/jdk/bin/java
Program arguments: Main
Working directory: /testdemo/src/main/java/

Working directory: 就是你IDEA项目的绝对路径。

Before launch里配置一个External Tool，目的是把刚刚编写的Main.java编译成Main.class。
填写上如下的配置：

Program: ${prefix_path}/jdk12-06222165c35f/build/macosx-x86_64-server-fastdebug/jdk/bin/javac
Arguments: /testdemo/src/main/java/Main.java
Working directory: $ProjectFileDir$

Main