JVM学习笔记（一）：JVM初探

1 来源

• 来源：《Java虚拟机 JVM故障诊断与性能优化》——葛一鸣
• 章节：第一章

本文是第一章的一些笔记整理。

2 Java里程碑

2.1 Java起源

1990年Sun公司决定开发一门新的程序语言——Oak，已经具备安全性、网络通信、面向对象、垃圾回收、多线程等特性，由于Oak已被注册，于是改名为Java。

2.2 JDK 1.0

1995年Sun发布了Java以及HotJava产品，1996年正式发布JDK 1.0，包括两部分：

• 运行环境：JRE，包括核心API，用户界面API，发布技术、JVM等
• 开发环境：JDK，包括编译器javac等

1997年发布JDK1.1。

2.3 JDK 1.2-1.7

1998年发布JDK 1.2，JDK1.2兼容智能卡和小型消费类设备，还兼容大型服务器系统。同时Sun发布JSP/Servlet+EJB规范，将Java分成了J2EE、J2SE、J2ME。

2000年发布JDK 1.3，默认虚拟机改为Hotspot。

2002年发布JDK1.4，Classic虚拟机退出舞台。

2004年发布JDK 1.5，支持泛型、注解、自动装箱拆箱、枚举、可变长参数等。

2006年发布JDK 1.6，Java开源并建立了OpenJDK。

2011年发布JDK 1.7，启用了G1垃圾回收器，支持64位系统的压缩指针以及NIO 2.0。

2.4 JDK 1.8+

2014年发布JDK 1.8，JDK 1.8是一个LTS版，到目前还支持，引入了全新的Lambda。

2017年发布JDK 9。

2018年发布JDK 10。

2018年发布JDK 11，又一个LTS版，引入了字符串增强、Epsilon垃圾收集器、ZGC等。

3 JVM种类简介

Java发展初期，使用的是Classic虚拟机，之后在Solaris短暂地使用过Exact VM虚拟机，到现在被大规模部署和使用的是Hotspot虚拟机。

另外，在IBM内部使用着一款叫J9的虚拟机，Apache也曾经推出过Apache Harmony，基于JDK 5以及JDK 6，于2011年停止开发。

4 JVM简单编译调试实战

下面以OpenJDK15为例，对OpenJDK 15 JVM进行源码编译。

（注：由于笔者系统为Manjaro，这是一个滚更的系统，很多工具链都会更新到最新的状态，比如GCC 10.2，书籍中的例子是利用JDK8去编译JDK10，实际测试发现会报错，configure成功了但是make失败，然后就切换到最新的JDK，就编译成功了。对于不是滚更的系统，可以使用JDK10去编译JDK11等，而非采用目前最新的JDK15）

4.1 获取源码+BootJDK

戳这里下载：

可以使用如下命令检测下载文件的完整性：

echo "bb67cadee687d7b486583d03c9850342afea4593be4f436044d785fba9508fb7 openjdk-15+36_linux-x64_bin.tar.gz" | sha256sum --check
echo "d07bf62b4b20fa6bcd4c8fcd635e5df20b7c090af291675b2bd99f8cea8760a0 openjdk-15+36_src.zip" | sha256sum --check

另外需要准备一个BootJDK，根据BootJDK的规则：

建议使用当前版本号/版本号-1/版本号-2的JDK，这里选用的是OpenJDK 15。

4.2 安装依赖库

笔者系统Manajro，需要安装一些基础依赖：

paru -S base-devel
# 或
pacman -S base-devel
# 或
yay -S base-devel

如果依赖库安装不完整在配置阶段以及编译阶段会给出相应提示，再进行对应依赖安装即可。

4.3 编译

解压源码进入目录：

unzip openjdk-15+36_src.zip
tar -zxvf openjdk-15+36_linux-x64_bin.tar.gz
cd openjdk

配置：

bash configure --with-debug-level=slowdebug --with-jvm-variants=server --with-target-bits=64 --with-memory-size=8000 --disable-warnings-as-errors --with-native-debug-symbols=internal --with-boot-jdk=../jdk-15

参数说明：

• --with-debug-level=slowdebug：编译DEBUG版本的JDK，选项可以是slowdebug/fastdebug/release/optimized
• --with-jvm-variants=server：构建server变体的Hotspot，选项可以是server/client/minimal/core/zero/custom
• --with-target-bits=64：编译64位的JDK，编译32位可以使用--with-target-bits=32
• --with-memory-size=8000：编译的计算机至少需要8G内存，这个可以根据个人需要调整
• --disable-warnings-as-errors：忽略警告的信息，注意该参数很重要，不加的话会显示配置成功但make失败
• --with-native-debug-symbols=internal：生成symbol文件，便于后续调试，选项可以是internal/none/external/zipped
• --with-boot-jdk：BootJDK的目录

结果：

配置后后进行编译：

make images

这个阶段需要一点时间，而且会把CPU拉满，好了之后会提示Finished building：

笔者环境下编译出来的JDK占了3G：

进入对应目录可以查看版本：

4.4 调试

调试需要gdb，先安装好gdb：

paru -S gdb

进入bin目录（build/linux-x86_64-server-slowdebug/jdk/bin），输入：

gdb -args ./java -version

在main函数打断点：

(gdb) b main

再执行run，可以看到会停在java.base/share/native/launcher/main.c第98行：

(gdb) run

再次输入n可进行单步调试：

(gdb) n

这样就算完成了基础的调试操作，为进一步学习JVM准备好基本的环境。

4.5 JVM下载

如果编译失败的话，笔者这里提供了自己编译出来的JVM：

• Github