[[388301]]

題外話

最近這段時間，軒轅有些迷茫了，工作生活中一堆事兒，忙得我兩頭摸黑，很難找到時間靜下心來寫文章，就連你現(xiàn)在看到的這一篇還是我點燈熬油到1點鐘才寫完的。

估計朋友們也有發(fā)現(xiàn)了，這段時間故事文章少了很多，確實是這樣，不像水文幾下完事兒，也不像普通技術(shù)文章按照標(biāo)準(zhǔn)流程走就行。故事文需要放空自己，有好的靈感才能一氣呵成。

這段時間有好幾個選題，都開了個頭，占了個坑，然后因為沒時間思考，所以一直留著···

所以今天，先寫了一篇別的頂一頂，故事文章大家再給我點時間吧，感謝各位老鐵的支持!

在之前的一篇文章中，聊過從創(chuàng)建進(jìn)程到進(jìn)入main函數(shù)，發(fā)生了什么?

但當(dāng)時只是針對C/C++這樣的native語言，從操作系統(tǒng)(Linux & Windows)的層面去探討了程序的啟動過程，而對Java、Python這樣的基于虛擬機/解釋器的語言并未提及。

今天，咱們就一起來探索下在Java語言中，你寫的main方法又是怎么被執(zhí)行到的?

對于Java而言，其底層是Java虛擬機在跑著，也就是JVM，這篇文章如無特殊說明，默認(rèn)以Hotspot為研究對象。

先來回顧一下那篇文章，對于C/C++程序而言，從創(chuàng)建進(jìn)程到進(jìn)入main函數(shù)，主要就是經(jīng)歷了四個階段：

• 進(jìn)程 & 主線程創(chuàng)建階段
• 主線程啟動執(zhí)行并進(jìn)行進(jìn)程級初始化操作(如加載系統(tǒng)動態(tài)鏈接庫)
• 主線程進(jìn)入可執(zhí)行文件的入口(OEP)并進(jìn)行C/C++運行時庫初始化
• 從C/C++運行時庫調(diào)入main函數(shù)

你知道的，Java的虛擬機JVM主要是C++編寫的，所以JVM本質(zhì)上也算是一個C++程序。

因此，上面的四個階段，對于JVM而言，同樣適用。

只不過呢，對于C/C++程序而言，到這里就已經(jīng)進(jìn)入main函數(shù)了，話題就可以結(jié)束了，而對于Java程序，執(zhí)行到JVM的main，一切才剛剛開始。

JVM的main

故事，要從JVM的main函數(shù)開始講起···

你應(yīng)該知道的，不管你是普通Java程序，還是用的Spring或者其他什么框架，最終的程序都是在一個Java進(jìn)程中運行的，這個進(jìn)程的可執(zhí)行文件就是一個exe(windows上)或者elf(linux上)。

咱們就從這個可執(zhí)行文件入手，以Linux系統(tǒng)上的Java8版本為例，用反匯編神器IDA打開可以看到，這個可執(zhí)行文件的入口：

和咱們在上一篇分析的流程符合，進(jìn)入這個程序啟動入口后，會經(jīng)過一系列的調(diào)用，最后來到main函數(shù)：

反匯編看著好頭大，好在，HotSpot虛擬機有開源版本，咱們可以去OpenJDK中找來這個main函數(shù)的源碼瞧瞧。

不同版本差異還是挺大，這里以Java8為例：

代碼路徑：https://github.com/openjdk/jdk/blob/jdk8-b20/jdk/src/share/bin/main.c

在這個代碼中除了main函數(shù)，還可以看到如果定義了JAVAW宏定義，則入口從main變成了WinMain函數(shù)，做過Windows應(yīng)用程序開發(fā)的朋友這個時候應(yīng)該露出了滿意的微笑。

如果定義了JAVAW，則是一個Win32 GUI的程序，當(dāng)然在Linux上是肯定沒有這個宏定義的，不過這不是本文的主題。

可以看到main函數(shù)只是一個包裝，直接就進(jìn)入了JLI_Launch中。

這個函數(shù)位于同目錄下的隔壁java.c文件中，是JVM非常重要的初始化函數(shù)，主要完成了下面幾件事情：

• 參數(shù)解析，環(huán)境配置
• 檢查Java運行環(huán)境
• 加載JVM核心動態(tài)庫libjvm.so
• 創(chuàng)建并初始化Java虛擬機對象

這些過程都不是我們這篇文章探究的目標(biāo)，咱們繼續(xù)把目光聚焦在Java中的main函數(shù)是怎么得到調(diào)用的。

在JLI_Launch的結(jié)尾，調(diào)用了ContinueInNewThread，從這個函數(shù)的名字我們也能窺探它的作用。

這個函數(shù)還是一層封裝，內(nèi)部調(diào)用了真正干活的函數(shù)ContinueInNewThread0：

接下來就是創(chuàng)建線程來繼續(xù)后面的事情了，不過創(chuàng)建線程涉及到操作系統(tǒng)API的調(diào)用，所以這個函數(shù)在不同版本的系統(tǒng)中都有對應(yīng)的實現(xiàn)。來看傳給它的第一個參數(shù)，這是新線程啟動后將要執(zhí)行的入口函數(shù)：JavaMain。

JavaMain

這個函數(shù)的名字就有點意思了，看起來，快要進(jìn)入Java的地界兒了，加油繼續(xù)看下去：

int JNICALL  JavaMain(void * _args) { 
  
    // ... 
    // 尋找啟動類 
    mainClass = LoadMainClass(env, mode, what); 
    // ... 
    // 尋找啟動類中的main函數(shù) 
    mainID = (*env)->GetStaticMethodID(env, mainClass, "main", 
                                       "([Ljava/lang/String;)V"); 
    // ... 
    // 調(diào)用它 
    (*env)->CallStaticVoidMethod(env, mainClass, mainID, mainArgs); 
    // ... 
} 

JavaMain中的細(xì)節(jié)挺多的，咱們抽出需要關(guān)心的，要調(diào)用咱們寫的main方法就像把大象關(guān)進(jìn)冰箱一共三步：

• 找到啟動類
• 找到啟動類中的main方法
• 調(diào)用它

具體尋找的過程這里就不展開了，有些繁瑣，但你應(yīng)該能猜到，Java代碼編譯后都是以class文件的形式存儲的，所以這個尋找的背后少不了要涉及到class類加載等一系列的工作。

總之，一頓操作猛如虎，嘿，JVM把咱們寫的main方法找到了!接下來就是調(diào)用它了。

進(jìn)入Java世界

調(diào)用main方法的是CallStaticVoidMethod，從名字可以看到，這是在調(diào)用一個靜態(tài)的、返回值為空的方法。注意了，C++的地盤快到邊境了，咱們即將通過它來到美麗的Java新世界!

這個函數(shù)內(nèi)部后面會來到：

JavaCalls::call(result, method, &java_args, CHECK); 

最終，會創(chuàng)建Java方法棧幀，準(zhǔn)備好模板解釋器，隨后轉(zhuǎn)向解釋器入口開始執(zhí)行字節(jié)碼，正式進(jìn)入Java世界!

進(jìn)入Java世界第一站，就是前面找到的啟動類的main方法，在這里開啟程序在Java世界的征程。

總結(jié)

現(xiàn)在可以來回答這個問題了：從創(chuàng)建進(jìn)程到Java的main方法，經(jīng)歷了什么?

咱們來劃分三個大的階段：

第一階段：操作系統(tǒng)層面進(jìn)程和主線程的創(chuàng)建

第二階段：主線程啟動執(zhí)行并進(jìn)入到Java可執(zhí)行文件(exe/elf)中的main函數(shù)(C++層面)

第三階段：創(chuàng)建JVM，尋找啟動類中的main方法，啟動解釋器執(zhí)行對應(yīng)字節(jié)碼進(jìn)入Java世界

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「編程技術(shù)宇宙」，作者軒轅之風(fēng) 。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系 編程技術(shù)宇宙公眾號。