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

一、前言

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。

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：

• 下载Ubuntu
• 下载OpenJdk源码
• 下载Boot  JDK，一般要比当前要编译的版本低
• 安装必要的依赖
• configure && make

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：

• 下载NetBeans
• 配置OpenJdk工程
• 配置Java工程
• Debug OpenJdk（即虚拟机源码）

二、源码编译OpenJDK8

1、下载Ubuntu

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。

2、下载OpenJdk源码

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：

git clone --depth  -b master https://github.com/AdoptOpenJDK/openjdk-jdk8u.git

3、下载Boot JDK

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）：

export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1..0_80
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH

然后，source /ect/profile 使之生效。

4、安装依赖

sudo apt install \
        libx11-dev \
        libxext-dev \
        libxrender-dev \
        libxtst-dev \
        libxt-dev \
        libcups2-dev \
        libfreetype6-dev \
        libasound2-dev

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。

5、配置脚本

在/home/ckl/openjdk-jdk8u下，新建脚本build.sh：

build.sh：

bash ./configure --with-target-bits= --with-boot-jdk=/usr/local/jdk1..0_80/ --with-debug-level=slowdebug --enable-debug-symbols ZIP_DEBUGINFO_FILES=
make all ZIP_DEBUGINFO_FILES=

给build.sh增加可执行权限并执行：

chmod +x build.sh
./build.sh

6、编译成功的效果

切换到对应目录下：

/home/ckl/openjdk-jdk8u/build/linux-x86_64-normal-server-slowdebug/jdk/bin
./java -version

在该目录下，新建个HelloWorld来运行一下：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello world");
    }
}

三、Netbeans调试JVM

1、下载NetBeans 8.2

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：

https://netbeans.org/downloads/8.2/

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。

2、下载oracle jdk 1.8

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。

The Java SE Development Kit (JDK) 8 is required to install NetBeans IDE.

下完安装后，把环境变量里设的jdk路径改掉吧：

export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1..0_211
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH

source /etc/profile

3、安装net beans

安装：

./netbeans

安装过程，记得不要全部默认，可以自己定制化：

4、配置Open JDK工程

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

然后接下来几步都可以直接next，最后点finish会开始configure。

5、运行HelloWorld

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：

选择编译出的jdk来运行我们的class：

应该能看到输出Hello World了。

6、调试Hello World

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

不出意外，应该会停到该断点。

7、在netbeans中新建java工程，并调试jvm

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。

先像上面这样，建个java工程，写点代码，然后运行。

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");
        }
    }
 
}

调试jvm：

对着openjdk-jdk8u工程点右键，properties。

建立断点，cas调用一般会调用unsafe.cpp的以下代码：

断点ok了，然后点选中openjdk-jdk8u工程后，点击debug按钮：

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：

跳过了十多次以后。。。

。。。

稍微跟一下：

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。