写了这么久代码,你知道Main线程是怎样被启动的吗？
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2020-08-04 11:38
“ 写给自己看，说给别人听。你好，这是think123的第69篇原创文章”
当我们运行Java程序main方法的时候，我们都知道当前线程是main线程
Thread.currentThread().getName()
那么这个main线程是被谁启动,又是在什么时候被启动的呢?我们通过源码一探究竟。
jvm的启动入口是main.c,由于我之前可以在mac上调试jvm了，所以我通过下面的参数进行启动
java -Xss512K -XX:+UseConcMarkSweepGC -Xms512M Main arg1=think123 arg2=666
public class Main {
public static void main(String[] args) {
for(String arg: args) {
System.out.println("input arg : " + arg);
}
System.out.println("main thread name : " + Thread.currentThread().getName());
}
}
main.c中首先会通过启动器来创建启动jvm
return JLI_Launch(margc, margv,
jargc, (const char**) jargv,
0, NULL,
VERSION_STRING,
DOT_VERSION,
(const_progname != NULL) ? const_progname : *margv,
(const_launcher != NULL) ? const_launcher : *margv,
jargc > 0,
const_cpwildcard, const_javaw, 0);
JLI_Launch的实现在java.c文件中,它的主要流程是
创建执行环境，主要是确定jrepath/jvmpath
加载jvm
解析参数
初始化jvm,执行main方法
JNIEXPORT int JNICALL
JLI_Launch(int argc, char ** argv, /* main argc, argv */
int jargc, const char** jargv, /* java args */
int appclassc, const char** appclassv, /* app classpath */
const char* fullversion, /* full version defined */
const char* dotversion, /* UNUSED dot version defined */
const char* pname, /* program name */
const char* lname, /* launcher name */
jboolean javaargs, /* JAVA_ARGS */
jboolean cpwildcard, /* classpath wildcard*/
jboolean javaw, /* windows-only javaw */
jint ergo /* unused */
)
{
char jvmpath[MAXPATHLEN];
char jrepath[MAXPATHLEN];
char jvmcfg[MAXPATHLEN];
// 创建执行环境
CreateExecutionEnvironment(&argc, &argv,
jrepath, sizeof(jrepath),
jvmpath, sizeof(jvmpath),
jvmcfg, sizeof(jvmcfg));
if (!IsJavaArgs()) {
SetJvmEnvironment(argc,argv);
}
ifn.CreateJavaVM = 0;
ifn.GetDefaultJavaVMInitArgs = 0;
// 加载JVM
if (!LoadJavaVM(jvmpath, &ifn)) {
return(6);
}
// 解析参数
if (!ParseArguments(&argc, &argv, &mode, &what, &ret, jrepath)) {
return(ret);
}
// 初始化JVM
return JVMInit(&ifn, threadStackSize, argc, argv, mode, what, ret);
}
上面的代码我保留了主体流程,将其他代码省略掉了。
创建执行环境
void CreateExecutionEnvironment(int *pargc, char ***pargv,
char jrepath[], jint so_jrepath,
char jvmpath[], jint so_jvmpath,
char jvmcfg[], jint so_jvmcfg) {
jboolean jvmpathExists;
// 设置可执行文件的path,这里的path是java这个可执行程序的绝对路径，比如我这里是
// /Users/xxx/jvm/jdk12-06222165c35f/build/macosx-x86_64-server-slowdebug/jdk/bin/java
// 后面会根据这个路径来计算JREPath以及JDKPath
SetExecname(*pargv);
char * jvmtype = NULL;
int argc = *pargc;
char **argv = *pargv;
// 找到jre path
if (!GetJREPath(jrepath, so_jrepath, JNI_FALSE) ) {
JLI_ReportErrorMessage(JRE_ERROR1);
exit(2);
}
// 省略部分代码
// 找到jvm path
if (!GetJVMPath(jrepath, jvmtype, jvmpath, so_jvmpath)) {
JLI_ReportErrorMessage(CFG_ERROR8, jvmtype, jvmpath);
exit(4);
}
// mac os独有操作
MacOSXStartup(argc, argv);
return;
}
需要注意的是jvmpath/jrepath的长度不能超过1024字节,所以我们安装java的时候一定要注意文件夹层次不能太深
执行完上面的代码之后,jvmpath/jrepath的值如下
着重注意下这里的jvmpath的值是libjvm.dylib,这个就是我们要使用的JVM动态链接库(windows中是jvm.dll,linux中是libjvm.so)
加载JVM
接下来加载JVM，实际上是加载libjvm.dylib这个动态链接库。
boolean LoadJavaVM(const char *jvmpath, InvocationFunctions *ifn)
{
Dl_info dlinfo;
void *libjvm;
#ifndef STATIC_BUILD
// 通过dlopen加载动态库文件(libjvm.dylib),并返回一个句柄
libjvm = dlopen(jvmpath, RTLD_NOW + RTLD_GLOBAL);
#else
libjvm = dlopen(NULL, RTLD_FIRST);
#endif
if (libjvm == NULL) {
JLI_ReportErrorMessage(DLL_ERROR1, __LINE__);
JLI_ReportErrorMessage(DLL_ERROR2, jvmpath, dlerror());
return JNI_FALSE;
}
// 通过dlsym函数将libjvm中JNI_CreateJavaVM函数地址绑定到ifn的CreateJavaVM属性
ifn->CreateJavaVM = (CreateJavaVM_t)
dlsym(libjvm, "JNI_CreateJavaVM");
if (ifn->CreateJavaVM == NULL) {
JLI_ReportErrorMessage(DLL_ERROR2, jvmpath, dlerror());
return JNI_FALSE;
}
// 通过dlsym函数将libjvm中JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs函数地址绑定到ifn的GetDefaultJavaVMInitArgs属性
ifn->GetDefaultJavaVMInitArgs = (GetDefaultJavaVMInitArgs_t)
dlsym(libjvm, "JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs");
if (ifn->GetDefaultJavaVMInitArgs == NULL) {
JLI_ReportErrorMessage(DLL_ERROR2, jvmpath, dlerror());
return JNI_FALSE;
}
// 同上将libjvm中的GetCreatedJavaVMs函数地址绑定到ifn的GetCreatedJavaVMs属性
ifn->GetCreatedJavaVMs = (GetCreatedJavaVMs_t)
dlsym(libjvm, "JNI_GetCreatedJavaVMs");
if (ifn->GetCreatedJavaVMs == NULL) {
JLI_ReportErrorMessage(DLL_ERROR2, jvmpath, dlerror());
return JNI_FALSE;
}
return JNI_TRUE;
}
LoadJVM主要做了以下2件事
通过dlopen加载libjvm.dylib动态链接库 绑定动态链接库中的函数到InvocationFunctions这个结构体的属性中
dlopen和dlsym系统提供的函数,dlsym一般和dlopen配合使用
解析命令行参数
在ParseArguments函数中主要解析的是命令行参数比如-classpath,-version,-help等,但是这里最重要的是解析-Xss,-Xmx,-Xms这三个参数,因为这三个参数格式和其他不一样。都是参数名称后面跟上具体大小
单位只能是T(t),G(g),M(m),K(k)这8个中的一个
其他参数解析和判定会在初始化JVM的时候完成
初始化VM
JVMInit方法最终会调用java_md_macosx.m中的ContinueInNewThread0方法
ContinueInNewThread0(int (JNICALL *continuation)(void *), jlong stack_size, void * args) {
int rslt;
pthread_t tid;
pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
// 设置stack_size(-Xss参数解析出来的值)
if (stack_size > 0) {
pthread_attr_setstacksize(&attr, stack_size);
}
pthread_attr_setguardsize(&attr, 0); // no pthread guard page on java threads
// 第一个参数是线程提示符指针,第二个参数是线程属性
// 第三个参数是线程运行函数的起始地址,第四个参数是运行函数参数
if (pthread_create(&tid, &attr, (void *(*)(void*))continuation, (void*)args) == 0) {
void * tmp;
pthread_join(tid, &tmp);
rslt = (int)(intptr_t)tmp;
} else {
rslt = continuation(args);
}
pthread_attr_destroy(&attr);
return rslt;
}
pthread_create函数作用是创建一个线程(我们的main线程就这样被创建出出来了),pthread_create的第三个参数continuation传递进来的函数是JavaMain,这就相当于java线程中run方法。它位于java.c中,由于函数过长，我只保留了比较重要的部分
IEEE标准1003.1c中定义了线程的标准,它定义的线程包叫做Pthread,大部分UNIX系统都支持这个标准。
int JNICALL JavaMain(void * _args)
{
... 省略代码
// 通过CreateJavaVM方法初始化JVM,这里逻辑比较复杂，暂时不做展开
// 初始化jvm中的时候会解析和检查其他参数,比如-XX:+UseConcMarkSweepGC
if (!InitializeJVM(&vm, &env, &ifn)) {
JLI_ReportErrorMessage(JVM_ERROR1);
exit(1);
}
ret = 1;
// 加载我们要运行的class
mainClass = LoadMainClass(env, mode, what);
CHECK_EXCEPTION_NULL_LEAVE(mainClass);
// 获取main方法id(main方法入口地址)
mainID = (*env)->GetStaticMethodID(env, mainClass, "main",
"([Ljava/lang/String;)V");
CHECK_EXCEPTION_NULL_LEAVE(mainID);
// 调用main方法
(*env)->CallStaticVoidMethod(env, mainClass, mainID, mainArgs);
// 等到所有非守护进程结束后,销毁VM
LEAVE();
}
调用main方法则是通过jni.cpp中的jni_invoke_static方法,而该方法最终是通过JavaCalls::call(javaCalls.cpp)完成的。
javaCalls::call方法只有java线程才能调用该方法
至此我们的main线程就被启动起来了。
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作者：think123, 一个试图把问题想简单的程序员。
"三思而后行 , think23"