源码编译OpenJdk 8，Netbeans调试Java原子类在JVM中的实现（Ubuntu 16.04）

飛闖發表於 2019-6-4 10:52:00

源码编译OpenJdk 8，Netbeans调试Java原子类在JVM中的实现（Ubuntu 16.04）

<h1>一、前言</h1>
前一阵子比较好奇，想看到底层（虚拟机、汇编）怎么实现的java 并发那块。
volatile是在汇编里加了lock前缀，因为volatile可以通过查看JIT编译器的汇编代码来看。
但是原子类，本来在jvm中就是汇编实现的，反而没法看。如果能实际跟踪一下断点，应该也算实际验证了。
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604104923343-1538479633.png" alt="">
 
这边基本参照下面文章来的，补充了很多让初学者头疼的细节，并拓展了一部分，
包括调试java 原子类在jvm中的实现的一些细节。
https://marcin-chwedczuk.github.io/debugging-openjdk8-with-netbeans-on-ubuntu
 
源码编译OpenJDK8，主要有以下几个步骤：
<ul>
<li>下载Ubuntu</li>
<li>下载OpenJdk源码</li>
<li>下载Boot  JDK，一般要比当前要编译的版本低</li>
<li>安装必要的依赖</li>
<li>configure && make</li>
</ul>
上面几步搞完，基本虚拟机就可用了。但离调试，还有一点点距离。
用NetBeans调试JVM代码，有以下几个步骤：
<ul>
<li>下载NetBeans</li>
<li>配置OpenJdk工程</li>
<li>配置Java工程</li>
<li>Debug OpenJdk（即虚拟机源码）</li>
</ul>
 
<h1>二、源码编译OpenJDK8</h1>
<h2>1、下载Ubuntu</h2>
我用的16.04，链接地址：https://www.ubuntu.com/download/alternative-downloads
我是用vmvare装的，配置建议给高一点。
 
<h2>2、下载OpenJdk源码</h2>
据原文说法，OpenJDK 使用Mercurial进行版本管理。另外一个名叫AdoptOpenJDK project.提供了OpenJDK的镜像，可以让我们用git下载。
站点的官网如下：https://adoptopenjdk.net/about.html 
主页上说他们的目标就是：
Provide a reliable source of OpenJDK binaries for all platforms, for the long term future.
据我的使用体验来说，之前编译过一次OpenJDK，各种报错，各种改源码才能编译通过。这次确实编译很顺，代码一句没改。
看起来，代码还是比较可靠的。
不扯别的了，直接clone搞下来吧，我这边是直接在/home/ckl目录下执行的shell：
<div class="cnblogs_code">
<pre>git clone --depth 1 -b master https://github.com/AdoptOpenJDK/openjdk-jdk8u.git</pre>
</div>
 
<h2>3、下载Boot JDK</h2>
编译过jdk的同学应该知道，我们得先有只母鸡才能编译openJDK源码。
这边我用的oracle的jdk 1.7，这边贴个csdn的下载链接，我那天弄的时候官网速度太慢。
https://download.csdn.net/download/qq_33499492/10288883
 
怎么安装就不说了，我解压后放在/usr/local
记得修改环境变量（/ect/profile）：
<div class="cnblogs_code">
<pre>export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.7.0_80
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH</pre>
</div>
然后，source /ect/profile 使之生效。
 
<h2>4、安装依赖</h2>
<div class="cnblogs_code">
<pre>sudo apt install \
 libx11-dev \
 libxext-dev \
 libxrender-dev \
 libxtst-dev \
 libxt-dev \
 libcups2-dev \
 libfreetype6-dev \
 libasound2-dev</pre>
</div>
 
这个依赖不够，我这边装的时候，还报了一些依赖缺失，直接安装报错提示里的执行命令下载就完了。
我这里遇到比较坑的一点是（当然我对ubuntu完全不熟），一开始用的是官方的repository 源，后来换成阿里云的，各种报错。
吓得我赶紧改回来了，就没问题了。
这里遇到问题可以咨询我。
 
<h2>5、配置脚本</h2>
在/home/ckl/openjdk-jdk8u下，新建脚本build.sh：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604091109871-23614449.png" alt="">
build.sh：
<div class="cnblogs_code">
<pre>bash ./configure --with-target-bits=64 --with-boot-jdk=/usr/local/jdk1.7.0_80/ --with-debug-level=slowdebug --enable-debug-symbols ZIP_DEBUGINFO_FILES=0
make all ZIP_DEBUGINFO_FILES=0</pre>
</div>
给build.sh增加可执行权限并执行：
<div class="cnblogs_code">
<pre>chmod +x build.sh
./build.sh</pre>
</div>
 
<h2>6、编译成功的效果</h2>
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604093806819-511639195.png" alt="">
 
 切换到对应目录下：
<div class="cnblogs_code">
<pre>/home/ckl/openjdk-jdk8u/build/linux-x86_64-normal-server-slowdebug/jdk/bin
./java -version</pre>
</div>
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604094023936-1639944068.png" alt="">
 
在该目录下，新建个HelloWorld来运行一下：
<div class="cnblogs_code">
<pre>public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
 System.out.println("hello world");
}
}</pre>
</div>
 
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604094207127-2064359878.png" alt="">
 
<h1>三、Netbeans调试JVM</h1>
<h2>1、下载NetBeans 8.2</h2>
下载安装主要参考：
https://netbeans.org/community/releases/82/install.html
 
NetBeans主页上，最新版本出到11.0了，但是在网上看到都是用的NetBeans 8开头版本的，有时间再折腾吧。
我这里下载的是8.2，链接：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604094912029-655162425.png" alt="">
https://netbeans.org/downloads/8.2/
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604095038770-986637464.png" alt="">
因为OpenJDK是c++写的，所以我们必须选择带C/C++支持的，我这里直接选All。
另外，注意选linux平台，最好选英语，免得出幺蛾子。
 
<h2>2、下载oracle jdk 1.8</h2>
为啥又要下载jdk？这个jdk不是编译openJdk源码用的那个，这个是运行NetBeans 8.2需要。
<blockquote>
The Java SE Development Kit (JDK) 8 is required to install NetBeans IDE.
</blockquote>
下完安装后，把环境变量里设的jdk路径改掉吧：
<div class="cnblogs_code">
<pre>export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_211
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH</pre>
</div>
<div class="cnblogs_code">
<pre>source /etc/profile</pre>
</div>
 
<h2>3、安装net beans</h2>
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604095856977-1059896173.png" alt="">
 
 安装：
<div class="cnblogs_code">
<pre>./netbeans</pre>
</div>
 
安装过程，记得不要全部默认，可以自己定制化：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604100349969-1924436333.png" alt="">
 
 <img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604100403418-1772857728.png" alt="">
 
<h2>4、配置Open JDK工程</h2>
安装完成后，在桌面上，会生成一个图标，直接双击启动。
后面的步骤，可以参考：
https://marcin-chwedczuk.github.io/debugging-openjdk8-with-netbeans-on-ubuntu
 
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604100722419-972950632.png" alt="">
 
 <img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604100808420-928905594.png" alt="">
 
 <img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604101100941-1689199255.png" alt="">
 
然后接下来几步都可以直接next，最后点finish会开始configure。
 
<h2>5、运行HelloWorld</h2>
配置我们的openjdk工程去运行之前写的HelloWorld程序。
 
对着openjdk-jdk8u工程，右键选择properties：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604101803843-141929661.png" alt="">
 
选择编译出的jdk来运行我们的class：
 
 <img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604101900691-1409054637.png" alt="">
 
应该能看到输出Hello World了。
 
<h2>6、调试Hello World</h2>
System.out.println(...)会调用jdk/src/share/native/java/io/io_util.c的writeBytes
直接在该函数打个断点，然后debug
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604102301934-469925428.png" alt="">
 
不出意外，应该会停到该断点。
 
<h2>7、在netbeans中新建java工程，并调试jvm</h2>
我们来调一个有用点的程序，看看原子类在jvm中的实现到底是不是像网上的博客那样运行的。
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604102521233-254467541.png" alt="">
 
先像上面这样，建个java工程，写点代码，然后运行。
<div class="cnblogs_code">
<pre>import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
*
* @author ckl
*/
public class TestSample {
private static AtomicInteger stop = new AtomicInteger(12);

/**
* @param args the command line arguments
*/
public static void main(String[] args) {

 Boolean result = stop.compareAndSet(1314, 1413);
 // TODO code application logic here
 if (result){
 System.out.println(" true result ");
 }else {
 System.out.println("false result");
 }
}

}</pre>
</div>
 
 
 调试jvm：
对着openjdk-jdk8u工程点右键，properties。
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604102918736-670138112.png" alt="">
 
建立断点，cas调用一般会调用unsafe.cpp的以下代码：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604103152809-1051955571.png" alt="">
 
断点ok了，然后点选中openjdk-jdk8u工程后，点击debug按钮：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604103014004-751839113.png" alt="">
 
 果然，程序马上就停在这了。但是，cas操作可能在很多地方都调用了，所以我们要仔细观察Variables窗口，看看是不是我们发起的那个调用：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604103354528-470098026.png" alt="">
 
跳过了十多次以后。。。
。。。
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604103521204-754366728.png" alt="">
 
 稍微跟一下：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/519126/201906/519126-20190604103606841-1982525325.png" alt="">
直接进到这段汇编了，用了cmpxchg指令来实现cas，还加了lock前缀（mp为1）。lock前缀下次讲。主要是锁总线，或者锁缓存，达到原子操作的目的。
 
有问题欢迎留言，如果有问题，也可以加我微信交流。
  
来源：https://www.cnblogs.com/grey-wolf/p/10971741.html

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