Java虚拟机调用Java主类的main()方法

鸠摩

在前一篇 第1篇关于java虚拟机hotspot，开篇说的简单些 中介绍了call_static() 、call_virtual()等函数的作用，这些函数会调用javacalls::call()函数。我们看java类中main()方法的调用，

调用栈如下：

javacalls::call_helper() at javacalls.cpp 
os::os_exception_wrapper() at os_linux.cpp 
javacalls::call() at javacalls.cpp
jni_invoke_static() at jni.cpp 
jni_callstaticvoidmethod() at jni.cpp 
javamain() at java.c
start_thread() at pthread_create.c
clone() at clone.s

这是linux上的调用栈，通过javacalls::call_helper()函数来执行main()方法。栈的起始函数为clone() ，这个函数会为每个进程（linux进程对应着java线程）创建单独的栈空间，这个栈空间如下图所示。

在linux操作系统上，栈的地址向低地址延伸，所以未使用的栈空间在已使用的栈空间之下。图中的每个蓝色小格表示对应方法的栈帧，而栈就是由一个一个的栈帧组成。native方法的栈帧、java解释栈帧和java编译栈帧都会在***域中分配，所以说他们寄生在宿主栈中，这些不同的栈帧都紧密的挨在一起，所以并不会产生什么空间碎片这类的问题，而且这样的布局非常有利于进行栈的遍历。上面给出的调用栈就是通过遍历一个一个栈帧得到的，遍历过程也是栈展开的过程。后续对于异常的处理、运行jstack打印线程堆栈、gc查找根引用等都会对栈进行展开操作，所以栈展开是后面必须要介绍的。

下面我们继续看javacalls::call_helper()函数，这个函数中有个非常重要的调用，如下：

// do call
{
    javacallwrapper link(method, receiver, result, check);
    {
      handlemark hm(thread);  // handlemark used by handlemarkcleaner
      stubroutines::call_stub()(
         (address)&link,
         result_val_address,              
         result_type,
         method(),
         entry_point,
         args->parameters(),
         args->size_of_parameters(),
         check
      );
 
      result = link.result();  
      // preserve oop return value across possible gc points
      if (oop_result_flag) {
        thread->set_vm_result((oop) result->get_jobject());
      }
    }
}

调用stubroutines::call_stub()函数返回一个函数指针，然后通过函数指针来调用函数指针指向的函数。通过函数指针调用和通过函数名调用的方式一样，这里我们需要清楚的是，调用的目标函数仍然是c/c++函数，所以由c/c++函数调用另外一个c/c++函数时，要遵守调用约定。这个调用约定会规定怎么给被调用函数（callee）传递参数，以及被调用函数的返回值将存储在什么地方。

下面我们就来简单说说linux x86架构下的c/c++函数调用约定，在这个约定下，以下寄存器用于传递参数：

• 第1个参数：rdi c_rarg0
• 第2个参数：rsi c_rarg1
• 第3个参数：rdx c_rarg2
• 第4个参数：rcx c_rarg3
• 第5个参数：r8 c_rarg4
• 第6个参数：r9 c_rarg5

在函数调用时，6个及小于6个用如下寄存器来传递，在hotspot中通过更易理解的别名c_rarg*来使用对应的寄存器。如果参数超过六个，那么程序将会用调用栈来传递那些额外的参数。

数一下我们通过函数指针调用时传递了几个参数？8个，那么后面的2个就需要通过调用函数（caller）的栈来传递，这两个参数就是args->size_of_parameters()和check（这是个宏，扩展后就是传递线程对象）。

所以我们的调用栈在调用函数指针指向的函数时，变为了如下状态：

右边是具体的call_helper()栈帧中的内容，我们把thread和parameter size压入了调用栈中，其实在调目标函数的过程还会开辟新的栈帧并在parameter size后压入返回地址和调用栈的栈底，下一篇我们再详细介绍。先来介绍下javacalls::call_helper()函数的实现，我们分3部分依次介绍。

1、检查目标方法是否"首次执行前就必须被编译”，是的话调用jit编译器去编译目标方法；

代码实现如下：

void javacalls::call_helper(
 javavalue* result, 
 methodhandle* m, 
 javacallarguments* args, 
 traps
) {
  methodhandle method = *m;
  javathread* thread = (javathread*)thread;
  ...
 
  assert(!thread->is_compiler_thread(), "cannot compile from the compiler");
  if (compilationpolicy::must_be_compiled(method)) {
    compilebroker::compile_method(method, invocationentrybci,
                                  compilationpolicy::policy()->initial_compile_level(),
                                  methodhandle(), 0, "must_be_compiled", check);
  }
  ...
}

对于main()方法来说，如果配置了-xint选项，则是以解释模式执行的，所以并不会走上面的compile_method()函数的逻辑。后续我们要研究编译执行时，可以强制要求进行编译执行，然后查看执行过程。

2、获取目标方法的解释模式入口from_interpreted_entry，也就是entry_point的值。获取的entry_point就是为java方法调用准备栈桢，并把代码调用指针指向method的第一个字节码的内存地址。entry_point相当于是method的封装，不同的method类型有不同的entry_point。

接着看call_helper()函数的代码实现，如下：

address entry_point = method->from_interpreted_entry();

调用method的from_interpreted_entry()函数获取method实例中_from_interpreted_entry属性的值，这个值到底在哪里设置的呢？我们后面会详细介绍。

3、调用call_stub()函数，需要传递8个参数。这个代码在前面给出过，这里不再给出。下面我们详细介绍一下这几个参数，如下：

• （1）link 此变量的类型为javacallwrapper，这个变量对于栈展开过程非常重要，后面会详细介绍；
• （2）result_val_address 函数返回值地址；
• （3）result_type 函数返回类型；
• （4）method() 当前要执行的方法。通过此参数可以获取到java方法所有的元数据信息，包括最重要的字节码信息，这样就可以根据字节码信息解释执行这个方法了；
• （5）entry_point hotspot每次在调用java函数时，必然会调用callstub函数指针，这个函数指针的值取自_call_stub_entry，hotspot通过_call_stub_entry指向被调用函数地址。在调用函数之前，必须要先经过entry_point，hotspot实际是通过entry_point从method()对象上拿到java方法对应的第1个字节码命令，这也是整个函数的调用入口；
• （6）args->parameters() 描述java函数的入参信息；
• （7）args->size_of_parameters() 参数需要占用的，以字为单位的内存大小
• （8）check 当前线程对象。

到此这篇关于java虚拟机调用java主类的main()方法的文章就介绍到这了,更多相关java虚拟机调用main()方法内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！