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Java Main 如何是如何被執(zhí)行的?

開發(fā) 后端
java應用程序的啟動在在/hotspot/src/share/tools/launcher/java.c的main()函數中,而在虛擬機 初始化過程中,將創(chuàng)建并啟動Java的Main線程。最后將調用JNIEnv的CallStaticVoidMethod()來執(zhí)行main方法。

java應用程序的啟動在在/hotspot/src/share/tools/launcher/java.c的main()函數中,而在虛擬機 初始化過程中,將創(chuàng)建并啟動Java的Main線程。最后將調用JNIEnv的CallStaticVoidMethod()來執(zhí)行main方法。

CallStaticVoidMethod()對應的jni函數為jni_CallStaticVoidMethod,定義在/hotspot /src/share/vm/prims/jni.cpp中,而jni_CallStaticVoidMethod()又調用了 jni_invoke_static(),jni_invoke_static()通過JavaCalls的call()發(fā)起對Java方法的調用

所有來自虛擬機對Java函數的調用最終都將由JavaCalls模塊來完成,JavaCalls將通過call_helper()來執(zhí)行Java方法并返回調用結果,并最終調用StubRoutines::call_stub()來執(zhí)行Java方法:

 

  1. // do call 
  2.   { JavaCallWrapper link(method, receiver, result, CHECK); 
  3.     { HandleMark hm(thread);  // HandleMark used by HandleMarkCleaner 
  4.  
  5.       StubRoutines::call_stub()( 
  6.         (address)&link, 
  7.         // (intptr_t*)&(result->_value), // see NOTE above (compiler problem) 
  8.         result_val_address,          // see NOTE above (compiler problem) 
  9.         result_type, 
  10.         method(), 
  11.         entry_point, 
  12.         args->parameters(), 
  13.         args->size_of_parameters(), 
  14.         CHECK 
  15.       ); 
  16.  
  17.       result = link.result();  // circumvent MS C++ 5.0 compiler bug (result is clobbered across call) 
  18.       // Preserve oop return value across possible gc points 
  19.       if (oop_result_flag) { 
  20.         thread->set_vm_result((oop) result->get_jobject()); 
  21.       } 
  22.     } 
  23.   } 

call_stub()定義在/hotspot/src/share/vm/runtime/stubRoutines.h中,實際上返回的就 是CallStub函數指針_call_stub_entry,該指針指向call_stub的匯編實現的目標代碼指令地址,即call_stub的例程 入口。

  1. // Calls to Java 
  2.   typedef void (*CallStub)( 
  3.     address   link, 
  4.     intptr_t* result, 
  5.     BasicType result_type, 
  6.     methodOopDesc* method, 
  7.     address   entry_point, 
  8.     intptr_t* parameters, 
  9.     int       size_of_parameters, 
  10.     TRAPS 
  11.   ); 
  12.   static CallStub call_stub()   { return CAST_TO_FN_PTR(CallStub, _call_stub_entry); } 

在分析call_stub的匯編代碼之前,先了解下x86寄存器和棧幀以及函數調用的相關知識。

x86-64的所有寄存器都是與 機器字長(數據總線位寬)相同,即64位的,x86-64將x86的8個32位通用寄存器擴展為64位(eax、ebx、ecx、edx、eci、 edi、ebp、esp),并且增加了8個新的64位寄存器(r8-r15),在命名方式上,也從”exx”變?yōu)?rdquo;rxx”,但仍保留”exx”進行32 位操作,下表描述了各寄存器的命名和作用

Java Main如何被執(zhí)行?

此外,還有16個128位的XMM寄存器,分別為xmm0-15,x84-64的寄存器遵循調用約定(Calling Conventions):

https://msdn.microsoft.com/en-US/library/zthk2dkh(v=vs.80).aspx

#p#

1.參數傳遞:

(1).前4個參數的int類型分別通過rcx、rdx、r8、r9傳遞,多余的在??臻g上傳遞(從右向左依次入棧),寄存器所有的參數都是向右對齊的(低位對齊)

(2).浮點數類型的參數通過xmm0-xmm3傳遞,注意不同類型的參數占用的寄存器序號是根據參數的序號來決定的,比如add(int,double,float,int)就分別保存在rcx、xmm1、xmm2、r9寄存器中

(3).8/16/32/64類型的結構體或共用體和_m64類型將使用rcx、rdx、r8、r9直接傳遞,而其他類型將會通過指針引用的方式在這4個寄存器中傳遞

(4).被調用函數當需要時要把寄存器中的參數移動到棧空間中(shadow space)

2.返回值傳遞

(1).對于可以填充為64位的返回值(包括_m64)將使用rax進行傳遞

(2).對于_m128(i/d)以及浮點數類型將使用xmm0傳遞

(3).對于64位以上的返回值,將由調用函數在棧上為其分配空間,并將其指針保存在rcx中作為”第一個參數”,而傳入參數將依次右移,最后函數調用完后,由rax返回該空間的指針

(4).用戶定義的返回值類型長度必須是1、2、4、8、16、32、64

3.調用者/被調用者保存寄存器

調用者保存寄存器:rax、rcx、rdx、r8-r11都認為是易失型寄存器(Volatile),這些寄存器隨時可能被用到,這些寄存器將由調用者 自行維護,當調用其他函數時,被調用函數對這些寄存器的操作并不會影響調用函數(即這些寄存器的作用范圍僅限于當前函數)。

被調用者保存寄 存器:rbx、rbp、rdi、rsi、r12-r15、xmm6-xmm15都是非易失型寄存器(non-volatile),調用其他函數時,這些寄 存器的值可能在調用返回時還需要用,那么被調用函數就必須將這些寄存器的值保存起來,當要返回時,恢復這些寄存器的值(即這些寄存器的作用范圍是跨函數調 用的)。

以如下程序為例,分析函數調用的棧幀布局:

 

  1. double func(int param_i1, float param_f1, double param_d1, int param_i2, double param_d2) 
  2.  
  3.     int local_i1, local_i2; 
  4.     float local_f1; 
  5.     double local_d1; 
  6.     double local_d2 = 3.0
  7.     local_i1 = param_i1; 
  8.     local_i2 = param_i2; 
  9.     local_f1 = param_f1; 
  10.     local_d1 = param_d1; 
  11.     return local_d1 + local_f1 * (local_i2 - local_i1) - param_d2 + local_d2; 
  12.  
  13. int main() 
  14.  
  15.     double res; 
  16.     res = func(11.02.033.0); 
  17.     return 0

main函數調用func之前的匯編代碼如下:

  1. main: 
  2.     pushq   %rbp            //保存rbp 
  3.     .seh_pushreg    %rbp 
  4.     movq    %rsp, %rbp      //更新棧基址 
  5.     .seh_setframe   %rbp, 0 
  6.     subq    $80, %rsp       
  7.     .seh_stackalloc 80      //main棧需要80字節(jié)的??臻g 
  8.     .seh_endprologue 
  9.     call    __main 
  10.     movabsq $4611686018427387904, %rdx //0x4000000000000000,即浮點數2.0 
  11.     movabsq $4613937818241073152, %rax //0x3000000000000000,即浮點數3.0 
  12.     movq    %rax, 32(%rsp)          //第5個參數3.0,即param_d2保存在??臻g上 
  13.     movl    $3, %r9d               //第4個參數3,即param_i2保存在r9d中(r9的低32位) 
  14.     movq    %rdx, -24(%rbp)          
  15.     movsd   -24(%rbp), %xmm2        //第3個參數2.0,即param_d1保存在xmm2中 
  16.     movss   .LC2(%rip), %xmm1       //第2個參數1.0(0x3f800000),保存在xmm1中 
  17.     movl    $1, %ecx               //第1個參數1,保存在ecx中(rcx的低32位) 
  18.     call    func 

func函數返回后,main函數將從xmm0中取出返回結果

  1. call    func 
  2.     movq    %xmm0, %rax             //保存結果 
  3.     movq    %rax, -8(%rbp)           
  4.     movl    $0, %eax               //清空eax,回收main棧,恢復棧頂地址 
  5.     addq    $80, %rsp 
  6.     popq    %rbp 
  7.     ret 

func函數的棧和操作數準備如下:

 

  1. func: 
  2.     pushq   %rbp        //保存rbp(main函數棧的基址) 
  3.     .seh_pushreg    %rbp 
  4.     movq    %rsp, %rbp      //將main棧的棧頂指針作為被調用函數的棧基址 
  5.     .seh_setframe   %rbp, 0 
  6.     subq    $32, %rsp  //func棧需要32字節(jié)的??臻g 
  7.     .seh_stackalloc 32 
  8.     .seh_endprologue 
  9.     movl    %ecx, 16(%rbp)  //將4個參數移動到棧底偏移16-40的空間(main棧的shadow space) 
  10.     movss   %xmm1, 24(%rbp) 
  11.     movsd   %xmm2, 32(%rbp) 
  12.     movl    %r9d, 40(%rbp) 
  13.  
  14.     movabsq $4613937818241073152, %rax //本地變量local_d2,即浮點數3.0 
  15.     movq    %rax, -8(%rbp)  //5個局部變量 
  16.     movl    16(%rbp), %eax 
  17.     movl    %eax, -12(%rbp) 
  18.     movl    40(%rbp), %eax 
  19.     movl    %eax, -16(%rbp) 
  20.     movl    24(%rbp), %eax 
  21.     movl    %eax, -20(%rbp) 
  22.     movq    32(%rbp), %rax 
  23.     movq    %rax, -32(%rbp) 

隨后的func的運算過程如下:

 

  1. movl    -16(%rbp), %eax //local_i2 - local_i1 
  2.     subl    -12(%rbp), %eax 
  3.  
  4.     pxor    %xmm0, %xmm0    //準備xmm0寄存器,按位異或,xmm0清零 
  5.     cvtsi2ss    %eax, %xmm0 
  6.     mulss   -20(%rbp), %xmm0    //local_f1 * (local_i2 - local_i1) 
  7.     cvtss2sd    %xmm0, %xmm0 
  8.     addsd   -32(%rbp), %xmm0    //local_d1 + local_f1 * (local_i2 - local_i1) 
  9.     subsd   48(%rbp), %xmm0     //local_d1 + local_f1 * (local_i2 - local_i1) - param_d2 
  10.     addsd   -8(%rbp), %xmm0     //local_d1 + local_f1 * (local_i2 - local_i1) - param_d2 + local_d2 
  11.     addq    $32, %rsp      //回收func棧,恢復棧頂地址 
  12.     popq    %rbp 
  13.     ret 

根據以上代碼分析,大概得出該程序調用棧結構:

Java Main如何被執(zhí)行?

這里沒有考慮func函數再次調用其他函數而準備操作數的棧內容的情況,但結合main函數棧,大致可以得出棧的通用結構如下:

Java Main如何被執(zhí)行?

call_stub由generate_call_stub()解釋成匯編代碼,有興趣的可以繼續(xù)閱讀call_stub的匯編代碼進行分析。
下面對call_stub的匯編部分進行分析:

先來看下call_stub的調用棧結構:(注:本文實驗是在windows_64位平臺上實現的)

  1. // Call stubs are used to call Java from C 
  2.   //    return_from_Java 是緊跟在call *%eax后面的那條指令的地址 
  3.   //     [ return_from_Java      ] <--- rsp 
  4.   // -28 [ arguments             ] <-- rbp - 0xe8 
  5.   // -26 [ saved xmm15           ] <-- rbp - 0xd8 
  6.   // -24 [ saved xmm14           ] <-- rbp - 0xc8 
  7.   // -22 [ saved xmm13           ] <-- rbp - 0xb8 
  8.   // -20 [ saved xmm12           ] <-- rbp - 0xa8 
  9.   // -18 [ saved xmm11           ] <-- rbp - 0x98 
  10.   // -16 [ saved xmm10           ] <-- rbp - 0x88 
  11.   // -14 [ saved xmm9            ] <-- rbp - 0x78 
  12.   // -12 [ saved xmm8            ] <-- rbp - 0x68 
  13.   // -10 [ saved xmm7            ] <-- rbp - 0x58 
  14.   // -9  [ saved xmm6            ] <-- rbp - 0x48 
  15.   // -7  [ saved r15             ] <-- rbp - 0x38 
  16.   // -6  [ saved r14             ] <-- rbp - 0x30 
  17.   // -5  [ saved r13             ] <-- rbp - 0x28 
  18.   // -4  [ saved r12             ] <-- rbp - 0x20 
  19.   // -3  [ saved rdi             ] <-- rbp - 0x18 
  20.   // -2  [ saved rsi             ] <-- rbp - 0x10  
  21.   // -1  [ saved rbx             ] <-- rbp - 0x8 
  22.   //  0  [ saved rbp             ] <--- rbp, 
  23.   //  1 [ return address       ]  <--- rbp + 0x08 
  24.   //  2 [ ptr. to call wrapper ]  <--- rbp + 0x10 
  25.   //  3 [ result               ]  <--- rbp + 0x18 
  26.   //  4 [ result_type          ]  <--- rbp + 0x20 
  27.   //  5 [ method               ]  <--- rbp + 0x28 
  28.   //  6 [ entry_point          ]  <--- rbp + 0x30 
  29.   //  7 [ parameters           ]  <--- rbp + 0x38 
  30.   //  8 [ parameter_size       ]  <--- rbp + 0x40 
  31.   //  9 [ thread               ]  <--- rbp + 0x48 

1.根據函數調用棧的結構:

在被調函數棧幀的棧底 %rbp + 8(棧地址向下增長,堆地址向上增長,棧底的正偏移值指向調用函數棧幀內容)保存著被調函數的傳入參數,這里即:

JavaCallWrapper指針、返回結果指針、返回結果類型、被調用方法的methodOop、被調用方法的解釋代碼的入口地址、參數地址、參數個數。

StubRoutines::call_stub [0x0000000002400567, 0x00000000024006cb[ (356 bytes)
  //保存bp
  0x0000000002400567: push   %rbp
  //更新棧頂地址           
  0x0000000002400568: mov    %rsp,%rbp

  //call_stub需要的??臻g大小為0xd8
  0x000000000240056b: sub    $0xd8,%rsp

2.rcx、rdx、r8d、r9d分別保存著傳入call_stub的前4個參數,現在需要將其復制到棧上的shadow space中

//分別使用rcx、rdx、r8、r9來保存第1、2、3、4個參數,多出來的其他參數用??臻g來傳遞
  //使用xmm0-4來傳遞第1-4個浮點數參數
  //這里將參數復制到棧空間,這樣call_stub的所有參數就在rbp + 0x10 ~ 0x48棧空間上
  0x0000000002400572: mov    %r9,0x28(%rbp)
  0x0000000002400576: mov    %r8d,0x20(%rbp)
  0x000000000240057a: mov    %rdx,0x18(%rbp)
  0x000000000240057e: mov    %rcx,0x10(%rbp)

3.將被調用者保存寄存器的值壓入call_stub棧中:

;; save registers:
  //依次保存rbx、rsi、rdi這三個被調用者保存的寄存器,隨后保存r12-r15、XMM寄存器組xmm6-xmm15
  0x0000000002400582: mov    %rbx,-0x8(%rbp)
  0x0000000002400586: mov    %r12,-0x20(%rbp)
  0x000000000240058a: mov    %r13,-0x28(%rbp)
  0x000000000240058e: mov    %r14,-0x30(%rbp)
  0x0000000002400592: mov    %r15,-0x38(%rbp)
  0x0000000002400596: vmovdqu %xmm6,-0x48(%rbp)
  0x000000000240059b: vmovdqu %xmm7,-0x58(%rbp)
  0x00000000024005a0: vmovdqu %xmm8,-0x68(%rbp)
  0x00000000024005a5: vmovdqu %xmm9,-0x78(%rbp)
  0x00000000024005aa: vmovdqu %xmm10,-0x88(%rbp)
  0x00000000024005b2: vmovdqu %xmm11,-0x98(%rbp)
  0x00000000024005ba: vmovdqu %xmm12,-0xa8(%rbp)
  0x00000000024005c2: vmovdqu %xmm13,-0xb8(%rbp)
  0x00000000024005ca: vmovdqu %xmm14,-0xc8(%rbp)
  0x00000000024005d2: vmovdqu %xmm15,-0xd8(%rbp)
  0x00000000024005da: mov    %rsi,-0x10(%rbp)
  0x00000000024005de: mov    %rdi,-0x18(%rbp)
  //棧底指針的0x48偏移保存著thread對象,0x6d01a2c3(%rip)為異常處理入口
  0x00000000024005e2: mov    0x48(%rbp),%r15
  0x00000000024005e6: mov    0x6d01a2c3(%rip),%r12        # 0x000000006f41a8b0

4.call_stub的參數保存著Java方法的參數,現在就需要將參數壓入call_stub棧中

/棧底指針的0x40偏移保存著參數的個數
  0x00000000024005ed: mov    0x40(%rbp),%r9d
  //若參數個數為0,則直接跳轉0x000000000240060d準備調用Java方法
  0x00000000024005f1: test   %r9d,%r9d
  0x00000000024005f4: je     0x000000000240060d
  //若參數個數不為0,則遍歷參數,將所有參數壓入本地棧
  //其中棧底指針的0x38偏移保存著參數的地址,edx將用作循環(huán)的迭代器
  0x00000000024005fa: mov    0x38(%rbp),%r8
  0x00000000024005fe: mov    %r9d,%edx

  ;; loop:
  //從第一個參數開始,將Java方法的參數壓人本地棧
  /*    
  *     i = parameter_size; //確保不等于0
  *     do{
  *       push(parameter[i]);
  *       i--;
  *     }while(i!=0);
  */
  0x0000000002400601: mov    (%r8),%rax
  0x0000000002400604: add    $0x8,%r8
  0x0000000002400608: dec    %edx
  0x000000000240060a: push   %rax
  0x000000000240060b: jne    0x0000000002400601

5.調用Java方法的解釋代碼

;; prepare entry:
  //棧底指針的0x28和0x30偏移分別保存著被調用Java方法的methodOop指針和解釋代碼的入口地址
  0x000000000240060d: mov    0x28(%rbp),%rbx
  0x0000000002400611: mov    0x30(%rbp),%rdx
  0x0000000002400615: mov    %rsp,%r13  //保存棧頂指針
  ;; jump to run Java method:
  0x0000000002400618: callq  *%rdx

6.準備保存返回結果,這里需要先根據不同的返回類型取出返回結果,然后保存到返回結果指針所指向的位置

;; prepare to save result:
  //棧底指針的0x18和0x20偏移分別保存著返回結果的指針和結果類型
  0x000000000240061a: mov    0x18(%rbp),%rcx
  0x000000000240061e: mov    0x20(%rbp),%edx

  ;; handle result accord to different result_type:
  0x0000000002400621: cmp    $0xc,%edx
  0x0000000002400624: je     0x00000000024006b7
  0x000000000240062a: cmp    $0xb,%edx
  0x000000000240062d: je     0x00000000024006b7
  0x0000000002400633: cmp    $0x6,%edx
  0x0000000002400636: je     0x00000000024006bc
  0x000000000240063c: cmp    $0x7,%edx
  0x000000000240063f: je     0x00000000024006c2
  ;; save result for the other result_type:
  0x0000000002400645: mov    %eax,(%rcx)

下面分別為返回結果類型為long、float、double的情況

;; long 類型返回結果保存: 
  0x00000000024006b7: mov    %rax,(%rcx)
  0x00000000024006ba: jmp    0x0000000002400647
  ;; float 類型返回結果保存: 
  0x00000000024006bc: vmovss %xmm0,(%rcx)
  0x00000000024006c0: jmp    0x0000000002400647
  ;; double 類型返回結果保存: 
  0x00000000024006c2: vmovsd %xmm0,(%rcx)
  0x00000000024006c6: jmpq   0x0000000002400647

7.被調用者保存寄存器的恢復,以及棧指針的復位

;; restore registers:
  0x0000000002400647: lea    -0xd8(%rbp),%rsp
  0x000000000240064e: vmovdqu -0xd8(%rbp),%xmm15
  0x0000000002400656: vmovdqu -0xc8(%rbp),%xmm14
  0x000000000240065e: vmovdqu -0xb8(%rbp),%xmm13
  0x0000000002400666: vmovdqu -0xa8(%rbp),%xmm12
  0x000000000240066e: vmovdqu -0x98(%rbp),%xmm11
  0x0000000002400676: vmovdqu -0x88(%rbp),%xmm10
  0x000000000240067e: vmovdqu -0x78(%rbp),%xmm9
  0x0000000002400683: vmovdqu -0x68(%rbp),%xmm8
  0x0000000002400688: vmovdqu -0x58(%rbp),%xmm7
  0x000000000240068d: vmovdqu -0x48(%rbp),%xmm6
  0x0000000002400692: mov    -0x38(%rbp),%r15
  0x0000000002400696: mov    -0x30(%rbp),%r14
  0x000000000240069a: mov    -0x28(%rbp),%r13
  0x000000000240069e: mov    -0x20(%rbp),%r12
  0x00000000024006a2: mov    -0x8(%rbp),%rbx
  0x00000000024006a6: mov    -0x18(%rbp),%rdi
  0x00000000024006aa: mov    -0x10(%rbp),%rsi

  ;; back to old(caller) stack frame:
  0x00000000024006ae: add    $0xd8,%rsp //棧頂指針復位
  0x00000000024006b5: pop    %rbp //棧底指針復位
  0x00000000024006b6: retq

歸納出call_stub棧結構如下:

Java Main如何被執(zhí)行?

8.對于不同的Java方法,虛擬機在初始化時會生成不同的方法入口例程

(method entry point)來準備棧幀,這里以較常被使用的zerolocals方法入口為例,分析Java方法的棧幀結構與調用過程,入口例程目標代碼的產生在 InterpreterGenerator::generate_normal_entry()中:

(1).根據之前的分析,初始的棧結構如下:

Java Main如何被執(zhí)行?

獲取傳入參數數量到rcx中:

address InterpreterGenerator::generate_normal_entry(bool synchronized) {
  // determine code generation flags
  bool inc_counter  = UseCompiler || CountCompiledCalls;

  // ebx: methodOop
  // r13: sender sp
  address entry_point = __ pc();

  const Address size_of_parameters(rbx,
                                   methodOopDesc::size_of_parameters_offset());
  const Address size_of_locals(rbx, methodOopDesc::size_of_locals_offset());
  const Address invocation_counter(rbx,
                                   methodOopDesc::invocation_counter_offset() +
                                   InvocationCounter::counter_offset());
  const Address access_flags(rbx, methodOopDesc::access_flags_offset());

  // get parameter size (always needed)
  __ load_unsigned_short(rcx, size_of_parameters);

其中methodOop指針被保存在rbx中,調用Java方法的sender sp被保存在r13中,參數大小保存在rcx中

(2). 獲取局部變量區(qū)的大小,保存在rdx中,并減去參數數量,將除參數以外的局部變量數量保存在rdx中(雖然參數作為局部變量是方法的一部分,但參數由調用 者提供,這些參數應有調用者棧幀而非被調用者棧幀維護,即被調用者棧幀只需要維護局部變量中除了參數的部分即可)

// rbx: methodOop
  // rcx: size of parameters
  // r13: sender_sp (could differ from sp+wordSize if we were called via c2i )

  __ load_unsigned_short(rdx, size_of_locals); // get size of locals in words
  __ subl(rdx, rcx); // rdx = no. of additional locals

(3).對??臻g大小進行檢查,判斷是否會發(fā)生棧溢出

// see if we've got enough room on the stack for locals plus overhead.
  generate_stack_overflow_check();

(4).獲取返回地址,保存在rax中(注意此時棧頂為調用函數call指令后下一條指令的地址)

// get return address
  __ pop(rax);

(5).由于參數在棧中由低地址向高地址是以相反的順序存放的,所以第一個參數的地址應該是 rsp+rcx*8-8(第一個參數地址范圍為 rsp+rcx*8-8 ~ rsp+rcx*8),將其保存在r14中

// compute beginning of parameters (r14)
  __ lea(r14, Address(rsp, rcx, Address::times_8, -wordSize))

(6).為除參數以外的局部變量分配棧空間,若這些局部變量數量為0,那么就跳過這一部分處理,否則,將壓入 maxlocals – param_size個0,以初始化這些局部變量

//該部分為一個loop循環(huán)
// rdx - # of additional locals
  // allocate space for locals
  // explicitly initialize locals
  {
    Label exit, loop;
    __ testl(rdx, rdx);
    __ jcc(Assembler::lessEqual, exit); // do nothing if rdx <= 0
    __ bind(loop);
    __ push((int) NULL_WORD); // initialize local variables
    __ decrementl(rdx); // until everything initialized
    __ jcc(Assembler::greater, loop);
    __ bind(exit);
  }

這時棧的層次如下:

Java Main如何被執(zhí)行?

(7).將方法的調用次數保存在rcx/ecx中

// (pre-)fetch invocation count
  if (inc_counter) {
    __ movl(rcx, invocation_counter);
  }

(8).初始化當前方法的棧幀

// initialize fixed part of activation frame
  generate_fixed_frame(false);

generate_fixed_frame()的實現如下:

__ push(rax);        // save return address
  __ enter();          // save old & set new rbp
  __ push(r13);        // set sender sp
  __ push((int)NULL_WORD); // leave last_sp as null
  __ movptr(r13, Address(rbx, methodOopDesc::const_offset()));      // get constMethodOop
  __ lea(r13, Address(r13, constMethodOopDesc::codes_offset())); // get codebase
  __ push(rbx);

保存返回地址,為被調用的Java方法準備棧幀,并將sender sp指針、last_sp(設置為0)壓入棧,根據methodOop的constMethodOop成員將字節(jié)碼指針保存到r13寄存器中,并將methodOop壓入棧

} else {
    __ push(0); //methodData
  }

  __ movptr(rdx, Address(rbx, methodOopDesc::constants_offset()));
  __ movptr(rdx, Address(rdx, constantPoolOopDesc::cache_offset_in_bytes()));
  __ push(rdx); // set constant pool cache
  __ push(r14); // set locals pointer
  if (native_call) {
    __ push(0); // no bcp
  } else {
    __ push(r13); // set bcp
  }
  __ push(0); // reserve word for pointer to expression stack bottom
  __ movptr(Address(rsp, 0), rsp); // set expression stack bottom
}

將methodData以0為初始值壓入棧,根據methodOop的ConstantPoolOop成員將常量池緩沖地址壓入棧,r14中保存著 局部變量區(qū)(第一個參數的地址)指針,將其壓入棧,此外如果調用的是native調用,那么字節(jié)碼指針部分為0,否則正常將字節(jié)碼指針壓入棧,最后為棧留 出一個字的表達式棧底空間,并更新rsp

最后棧的空間結構如下:

Java Main如何被執(zhí)行?

(9).增加方法的調用計數

// increment invocation count & check for overflow
  Label invocation_counter_overflow;
  Label profile_method;
  Label profile_method_continue;
  if (inc_counter) {
    generate_counter_incr(&invocation_counter_overflow,
                          &profile_method,
                          &profile_method_continue);
    if (ProfileInterpreter) {
      __ bind(profile_method_continue);
    }
  }

(當調用深度過大會拋出StackOverFlow異常)

(10).同步方法的Monitor對象分配和方法的加鎖(在匯編部分分析中沒有該部分,如果對同步感興趣的請自行分析)

if (synchronized) {
    // Allocate monitor and lock method
    lock_method();

(11).JVM工具接口部分

// jvmti support
  __ notify_method_entry();

(12).跳轉到第一條字節(jié)碼的本地代碼處執(zhí)行

 __ dispatch_next(vtos);

以上分析可能略顯復雜,但重要的是明白方法的入口例程是如何為Java方法構造新的棧幀,從而為字節(jié)碼的運行提供調用棧環(huán)境。

method entry point匯編代碼的分析可以參考隨后的一篇文章。

責任編輯:王雪燕 來源: iceAeterna
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