C++的extern关键字在HotSpot VM中的重要应用

extern关键字有两个用处：

（1）extern在C/C++语言中表示函数和全局变量作用范围（可见性）的关键字，这个关键字会告诉编译器，其声明的函数和变量可以在本模块或其它模块中使用。

（2）在C++中引用C语言中的函数和变量，在包含C语言头文件时，需要使用extern "C"来处理。

1、extern表示函数和变量作用范围

HotSpot VM是一个由多文件组成的复杂系统，文件与文件之间难免会共享一些变量和函数，怎么办呢？例如在类加载时，为了处理并发问题会在多个文件中用到SystemDictionary_lock锁，这个锁在mutexLocker.hpp文件中被声明为外部变量，如下：

extern Monitor* SystemDictionary_lock;

文件中用extern对SystemDictionary_lock做“外部变量声明”，在mutexLocker.cpp中定义了这个外部变量。在编译和连接时，系统会由此知道SystemDictionary_lock是一个已在别处定义的外部变量，并将在另一个文件中定义的外部变量的作用域扩展到本文件，在本文件中可以合法地引用外部变量SystemDictionary_lock。

2、兼容性处理

extern "C"在HotSpot VM中使用的比较多，如jni.h，如果你编写过native方法，那么这个头文件你应该熟悉，当写native方法的C或C++实现时，通常会引入这个头文件，这样我们就能在我们自己编写的函数中和虚拟机交互了。

可以借助javah工具生成我们需要的头文件，例如如下实例：

#include <jni.h>
 
#ifndef _Included_com_mprofiler_Test
#define _Included_com_mprofiler_Test
 
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
 
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_mprofiler_Test_helloWorld
  (JNIEnv *, jobject, jstring);
 
#ifdef __cplusplus
}
#endif
 
#endif

已经自动为我们引入了jni.h头文件。其中的宏__cplusplus是为了避免在C++中使用C语言。这样我们即可以通过C语言实现自己的native方法，也可以用C++实现自己的native方法。在jni.h头文件中同样有__cplusplus判断，也是为了支持用C或C++写native方法，不过由于C语言没有对象的概念，所以两者写起来还是有一些区别的，例如调用某个JNI函数，C语言写法：

(*env) -> GetStringUTFChars(env, str, NULL);

C++的写法如下：

env->GetStringUTFChars(jstr, nullptr);

另外还需要提示一点的是，通过如上的操作后，编译器会保持原本的名称。如果是C++函数，在编译的时候为了解决函数的多态问题，会将函数名和参数联合起来生成一个中间的函数名称。例如Launcher在启动HotSpot VM时，通常会通过dlsym()函数查找符号，如下：

ifn->CreateJavaVM = (CreateJavaVM_t)
            dlsym(libjvm, "JNI_CreateJavaVM");

这个JNI_CreateJavaVM就是通过extern "C"来保证函数本名的，如果不使用，那么dlsym()可能无法在动态链接库libjvm.so中通过函数名找到这个函数。

还比如Async Profiler为了异步获取线程栈，要调用HotSpot VM内部的AsyncGetCallTrace()函数，由于这个函数有extern "C"，所以使用函数本名查找即可。如果是C++，那么由于Name Mangling的存在，需要确定Name Mangling后的函数名称，如Async Profiler通过TLAB内部的函数统计分配速率时，用了_ZN11AllocTracer27send_allocation_in_new_tlab这样的函数名称。

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