內容: 簡述眾所周知java.exe是java class文件的執行程序，但實際上java.exe程序只是一個執行的外殼，它會裝載jvm.dll（windows下，以下皆以windows平臺為例，linux下和solaris下其實類似，為：libjvm.so），這個動態連接庫才是java虛擬機的實際操作處理所在。本文探究java.exe程序是如何查找和裝載jvm.dll動態庫，并調用它進行class文件執行處理的。源代碼本文分析之代碼，《JavaTM 2 SDK, Standard Edition, v1.4.2 fcsCommunity Source Release》，可從sun官方網站下載，主要分析的源代碼為：j2sesrcsharebinjava.cj2sesrcwindowsbinjava_md.cjava.c是什么東西‘java程序’源代碼所謂‘java程序’，包括jdk中的java.exejavac.exejavadoc.exe，java.c源代碼中通過JAVA_ARGS宏來控制生成的代碼，如果該宏沒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：j2semakejavajavacMakefile（這是javac編譯文件）中：$(CD) ../../sun/javac ; $(MAKE) $@ RELEASE=$(RELEASE) FULL_VERSION=$(FULL_VERSION)j2semakesunjavacjavacMakefile（由上面Makefile文件調用）中：JAVA_ARGS = '{ '-J-ms8m', 'com.sun.tools.javac.Main' }'則由同一份java.c代碼生成的javac.exe程序就會直接調用java類方法：com.sun.tools.javac.Main，這樣使其執行起來就像是直接運行的一個exe文件，而未定義JAVA_ARGS的java.exe程序則會調用傳遞過來參數中的類方法。從java.c的main入口函數說起main()函數中前面一段為重新分配參數指針的處理。然后調用函數：CreateExecutionEnvironment，該函數主要查找java運行環境的目錄，和jvm.dll這個虛擬機核心動態連接庫文件路徑所在。根據操作系統不同，該函數有不同實現版本，但大體處理邏輯相同，我們看看windows平臺該函數的處理（j2sesrcwindowsbinjava_md.c）。CreateExecutionEnvironment函數主要分為三步處理：a、查找jre路徑。b、裝載jvm.cfg中指定的虛擬機動態連接庫（jvm.dll）參數。c、取jvm.dll文件路徑。實現：a、查找jre路徑是通過java_md.c中函數：GetJREPath實現的。該函數首先調用GetApplicationHome函數，GetApplicationHome函數調用windowsAPI函數GetModuleFileName取java.exe程序的絕對路徑，以我的jdk安裝路徑為例，為：“D:javaj2sdk1.4.2_04binjava.exe，然后去掉文件名取絕對路徑為：“D:javaj2sdk1.4.2_04bin，之后會在去掉最后一級目錄，現在絕對路徑為：“D:javaj2sdk1.4.2_04。然后GetJREPath函數繼續判斷剛剛取的路徑+binjava.dll組合成的這個java.dll文件是否存在，如果存在則“D:javaj2sdk1.4.2_04為JRE路徑，否則判斷取得的“D:javaj2sdk1.4.2_04路徑+jrebinjava.dll文件是否存在，存在則“D:javaj2sdk1.4.2_04jre為JRE路徑。如果上面兩種情況都不存在，則從注冊表中去查找（參見函數GetPublicJREHome）。函數：GetPublicJREHome先查找HKEY_LOCAL_MACHINESoftwareJavaSoftJava Runtime EnvironmentCurrentVersion鍵值“當前JRE版本號，判斷“當前JRE版本號是否為1.4做為版本號，如果是則取HKEY_LOCAL_MACHINESoftwareJavaSoftJava Runtime Environment“當前JRE版本號JavaHome的路徑所在為JRE路徑。我的JDK返回的JRE路徑為：“D:javaj2sdk1.4.2_04jre。b、裝載jvm.cfg虛擬機動態連接庫配置文件是通過java.c中函數:ReadKnownVMs實現的。該函數首先組合jvm.cfg文件的絕對路徑，JRE路徑+lib+ARCH（CPU構架）+jvm.cfgARCH（CPU構架）的判斷是通過java_md.c中GetArch函數判斷的，該函數中windows平臺只有兩種情況：WIN64的‘ia64’，其他情況都為‘i386’。我的為i386所以jvm.cfg文件絕對路徑為：“D:javaj2sdk1.4.2_04jrelibi386jvm.cfg。文件內容如下：## @(#)jvm.cfg 1.7 03/01/23# # Copyright 2003 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.# SUN PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.# # ### List of JVMs that can be used as an option to java, javac, etc.# Order is important -- first in this list is the default JVM.# NOTE that this both this file and its format are UNSUPPORTED and# WILL GO AWAY in a future release.## You may also select a JVM in an arbitrary location with the# '-XXaltjvm=' option, but that too is unsupported# and may not be available in a future release.#-client KNOWN-server KNOWN-hotspot ALIASED_TO -client-classic WARN-native ERROR-green ERROR（如果細心的話，我們會發現在JDK目錄中我的為：“D:javaj2sdk1.4.2_04jrebinclient和“D:javaj2sdk1.4.2_04jrebinserver兩個目錄下都存在jvm.dll文件。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。）ReadKnownVMs函數會將該文件中的配置內容讀入到一個JVM配置結構的全局變量中，該函數首先跳過注釋（以‘#’開始的行），然后讀取以‘-’開始的行指定的jvm參數，每一行為一個jvm信息，第一部分為jvm虛擬機名稱，第二部分為配置參數，比如行：“-client KNOWN則“-client為虛擬機名稱，而“KNOWN為配置類型參數，“KNOWN表示該虛擬機的jvm.dll存在，而“ALIASED_TO表示為另一個jvm.dll的別名，“WARN表示該虛擬機的jvm.dll不存在但運行時會用其他存在的jvm.dll替代執行，而“ERROR同樣表示該類虛擬機的jvm.dll不存在且運行時不會找存在的jvm.dll替代而直接拋出錯誤信息。在運行java程序時指定使用那個虛擬機的判斷是由java.c中函數：CheckJvmType判斷，該函數會檢查java運行參數中是否有指定jvm的參數，然后從ReadKnownVMs函數讀取的jvm.cfg數據結構中去查找，從而指定不同的jvm類型（最終導致裝載不同jvm.dll）。有兩種方法可以指定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。比如：如果在運行java程序時使用“java -J-client test則ReadKnownVMs會讀取參數“-client然后查找jvm.cfg讀入的參數中是否有jvm名稱為“-client的，如果有則去掉jvm名稱前的“-直接返回“client；而如果在運行java程序時使用如下參數：“java -XXaltjvm=D:javaj2sdk1.4.2_04jrebinclient test，則ReadKnownVMs會直接返回“D:javaj2sdk1.4.2_04jrebinclient；如果不帶上面參數執行如：“java test，因為在jvm.cfg配置文件中第一個存在的jvm為“-client，所以函數ReadKnownVMs也會去掉jvm名稱前的“-返回“client。其實這三中情況都是使用的“D:javaj2sdk1.4.2_04jrebinclientjvm.dll這個jvm動態連接庫處理test這個class的，見下面GetJVMPath函數。c、取jvm.dll文件路徑是通過java_md.c中函數：GetJVMPath實現的。由上面兩步我們已經獲得了JRE路徑和jvm的類型字符串。GetJVMPath函數判斷CheckJvmType返回的jvm類型字符串中是否包含了‘’或‘/’如果包含則以該jvm類型字符串+jvm.dll作為JVM的全路徑，否則以JRE路徑+bin+jvm類型字符串+jvm.dll作為JVM的全路徑。看看上面的例子，第一種情況“java -J-client testjvm.dll路徑為：JRE路徑+bin+jvm類型字符串+jvm.dll 按照我的JDK路徑則為：“D:javaj2sdk1.4.2_04jre+“bin+“client+“jvm.dll。第二種情況“java -XXaltjvm=D:javaj2sdk1.4.2_04jrebinclient test路徑為：jvm類型字符串+jvm.dll即為：“D:javaj2sdk1.4.2_04jrebinclient+“jvm.dll第三種情況“java test為：“D:javaj2sdk1.4.2_04jre+“bin+“client+“jvm.dll與情況一相同。所以這三種情況都是調用的jvm動態連接庫“D:javaj2sdk1.4.2_04jrebinclientjvm.dll處理test類的。我們來進一步驗證一下：打開cmd控制臺：設置java裝載調試E:workjava_research>set _JAVA_LAUNCHER_DEBUG=1情況一E:workjava_research>java -J-client test.ScanDirectory----_JAVA_LAUNCHER_DEBUG----JRE path is D:javaj2sdk1.4.2_04jrejvm.cfg[0] = ->-client-server-hotspot-classic-native-greenjava test.ScanDirectory----_JAVA_LAUNCHER_DEBUG----JRE path is D:javaj2sdk1.4.2_04jrejvm.cfg[0] = ->-client-server-hotspot-classic-native-greenjava -XXaltjvm=D:javaj2sdk1.4.2_04jrebinserver test.ScanDirectory----_JAVA_LAUNCHER_DEBUG----JRE path is D:javaj2sdk1.4.2_04jrejvm.cfg[0] = ->-client-server-hotspot-classic-native-green