简介
主要介绍体系结构，jvm的种类，在实践中介绍了如何自己编译一个OpenJDK 12。
体系结构
JCP官方所定义的Java技术体系包括了以下几个组成部分：
- ·Java程序设计语言
- ·各种硬件平台上的Java虚拟机实现
- ·Class文件格式
- ·Java类库API
- ·来自商业机构和开源社区的第三方Java类库
Java程序设计语言、Java虚拟机、Java类库这三部分统称为JDK（Java DevelopmentKit）]。可以把Java类库API中的Java SE API子集[3]和Java虚拟机这两部分统称为JRE（Java Runtime Environment），JRE是支持Java程序运行的标准环境。
Java虚拟机实现
- 第一代Java虚拟机：Sun Classic/Exact VM
- 主流jvm：：HotSpot VM
- 其他：Mobile/Embedded VM， BEA JRockit/IBM J9 VM，BEA Liquid VM/Azul VM，Apache Harmony/Google Android Dalvik VM，Microsoft JVM。Substrate VM
- 还有一些JavaME的虚拟机如 KVM
- Graal VM（orcale）：运行任何语言包括了Java、Scala、Groovy、Kotlin等基于Java虚拟机之上的语言，还包括了C、C++、Rust等基于LLVM的语言，同时支持其他像JavaScript、Ruby、Python和R语言等（是在HotSpot基础上诞生）
实战：自己编译jdk
jdk版本
1996年jdk1.0诞生，随着发张jdk1.0逐渐演化形成了openJDK，在2006年开源。随后许多不同的jdk诞生，如suiyoOracleJDK、Oracle、OpenJDK、AdoptOpenJDK、Azul Zulu、SAP SapMachine、Amazon Corretto、IcedTea、UltraViolet等都是从OpenJDK源码衍生出的发行版。jdk11之后为OpenJDK与OracleJDK代码实质上已达到完全一致的程度。
获取源码
方式一：OpenJDK 12的页面为https://hg.openjdk.java.net/jdk/jdk12/ ，然后点击左边菜单中的“Browse”，将显示如图源码根目录页面。
方式二：过Mercurial代码版本管理工具从Repository中直接取得源码（Repository地址：https://hg.openjdk.java.net/jdk/jdk12 ），命令 hg clone https://hg.openjdk.java.net/jdk/jdk12
编译
编译文档：阅读一遍源码中的doc/building.html文档
在MacOS和Linux上构建OpenJDK编译环境相对简单，对于MacOS，需要MacOS X 10.13版本以上，并安装好最新版本的XCode和Command Line Tools for XCode（在Apple Developer网站[2]上可以免费下载），这两个SDK提供了OpenJDK所需的CLang编译器以及Makefile中用到的其他外部命令。对于Linux系统，要准备的依赖与MacOS类似，在MacOS中CLang编译器来源于XCode SDK，而Ubuntu里用户可以自行选择安装GCC或CLang来进行编译，但必须确保最低的版本为GCC 4.8或者CLang 3.2以上，官方推荐使用GCC 7.8或者CLang 9.1来完成编译。在Ubuntu系统上安装GCC的命令为：sudo apt-get install build-essential在编译过程中需要依赖FreeType、CUPS等若干第三方库，OpenJDK全部的依赖库已在表1-1中列出，执行相应的安装命令完成安装。
表1-1 OpenJDK编译依赖库
最后，假设要编译大版本号为N的JDK，我们还要另外准备一个大版本号至少为N-1的、已经编译好的JDK，这是因为OpenJDK由多个部分（HotSpot、JDK类库、JAXWS、JAXP……）构成，其中一部分（HotSpot）代码使用C、C++编写，而更多的代码则是使用Java语言来实现，因此编译这些Java代
码就需要用到另一个编译期可用的JDK，官方称这个JDK为“Bootstrap JDK”。编译OpenJDK 12时，Bootstrap JDK必须使用JDK 11及之后的版本。在Ubuntu中使用以下命令安装OpenJDK 11：sudo apt-get install openjdk-11-jdk
进行编译
需要下载的编译环境和依赖项目都齐备后，我们就可以按照默认配置来开始编译了，但通常我们编译OpenJDK的目的都不仅仅是为了得到在自己机器中诞生的编译成品，而是带着调试、定制化等需求，这样就必须了解OpenJDK提供的编译参数才行，这些参数可以使用“bash configure—help”命令查询到，笔者对它们中最有用的部分简要说明如下：
·--with-debug-level=<level>：
设置编译的级别，可选值为release、fastdebug、slowde-bug，越往后进行的优化措施就越少，带的调试信息就越多。还有一些虚拟机调试参数必须在特定模式下才可以使用。默认值为release。
·--enable-debug：等效于--with-debug-level=fastdebug。
·--with-native-debug-symbols=<method>：确定调试符号信息的编译方式，可选值为none、internal、external、zipped。
·--with-version-string=<string>：设置编译JDK的版本号，譬如java-version的输出就会显示该信息。这个参数还有--with-version-<part>=<value>的形式，其中part可以是pre、opt、build、major、minor、security、patch之一，用于设置版本号的某一个部分。
·--with-jvm-variants=<variant>[，<variant>...]：编译特定模式（Variants）的HotSpot虚拟机，可以多个模式并存，可选值为server、client、minimal、core、zero、custom。
·--with-jvm-features=<feature>[，<feature>...]：针对--with-jvm-variants=custom时的自定义虚拟机特性列表（Features），可以多个特性并存，由于可选值较多，请参见help命令输出。
·--with-target-bits=<bits>：指明要编译32位还是64位的Java虚拟机，在64位机器上也可以通过交叉编译生成32位的虚拟机。
·--with-<lib>=<path>：用于指明依赖包的具体路径，通常使用在安装了多个不同版本的BootstrapJDK和依赖包的情况。其中lib的可选值包括boot-jd、freetype、cups、x、alsa、libffi、jtreg、libjpeg、giflib、libpng、lcms、zlib。
·--with-extra-<flagtype>=<flags>：用于设定C、C++和Java代码编译时的额外编译器参数，其中flagtype可选值为cflags、cxxflags、ldflags，分别代表C、C++和Java代码的参数。
·--with-conf-name=<name>：指定编译配置名称，OpenJDK支持使用不同的配置进行编译，默认会根据编译的操作系统、指令集架构、调试级别自动生成一个配置名称，譬如“linux-x86_64-serverrelease”，如果在这些信息都相同的情况下保存不同的编译参数配置，就需要使用这个参数来自定义配置名称。
以上是configure命令的部分参数，其他未介绍到的可以使用“bash configure—help”来查看，所有参数均通过以下形式使用：
bash configure [options]
譬如，编译FastDebug版、仅含Server模式的HotSpot虚拟机，命令应为：
bash configure —enable-debug —with-jvm-variants=server
configure命令承担了依赖项检查、参数配置和构建输出目录结构等多项职责，如果编译过程中需要的工具链或者依赖项有缺失，命令执行后将会得到明确的提示，并且给出该依赖的安装命令，这比编译旧版OpenJDK时的“make sanity”检查要友好得多，譬如以下例子所示：
configure: error: Could not find fontconfig! You might be able to fix this by running 'sudo apt-get install libfconfigure exiting with result code 1
如果一切顺利的话，就会收到配置成功的提示，并且输出调试级别，Java虚拟机的模式、特性，使用的编译器版本等配置摘要信息，如下所示：
A new configuration has been successfully created in
/home/icyfenix/develop/java/jdk12/build/linux-x86_64-server-release
using default settings.
Configuration summary:
* Debug level: release
* HS debug level: product
* JVM variants: server
* JVM features: server: 'aot cds cmsgc compiler1 compiler2 epsilongc g1gc graal jfr jni-check jvmci jvmti mana* OpenJDK target: OS: linux, CPU architecture: x86, address length: 64
* Version string: 12-internal+0-adhoc.icyfenix.jdk12 (12-internal)
Tools summary:
* Boot JDK: openjdk version "11.0.3" 2019-04-16 OpenJDK Runtime Environment (build 11.0.3+7-Ubuntu-1ubuntu* Toolchain: gcc (GNU Compiler Collection)
* C Compiler: Version 7.4.0 (at /usr/bin/gcc)
* C++ Compiler: Version 7.4.0 (at /usr/bin/g++)
Build performance summary:
* Cores to use: 4
* Memory limit: 7976 MB
在configure命令以及后面的make命令的执行过程中，会在“build/配置名称”目录下产生如下目录结构。不常使用C/C++的读者要特别注意，如果多次编译，或者目录结构成功产生后又再次修改了配置，必须先使用“make clean”和“make dist-clean”命令清理目录，才能确保新的配置生效。编译产生的目录结构以及用途如下所示：
buildtools/：用于生成、存放编译过程中用到的工具
hotspot/：HotSpot虚拟机编译的中间文件
images/：使用make *-image产生的镜像存放在这里
jdk/：编译后产生的JDK就放在这里
support/：存放编译时产生的中间文件
test-results/：存放编译后的自动化测试结果
configure-support/：这三个目录是存放执行configure、make和test的临时文件
make-support/
test-support/
依赖检查通过后便可以输入“make images”执行整个OpenJDK编译了，这里“images”是“productimages”编译目标（Target）的简写别名，这个目标的作用是编译出整个JDK镜像，除了“productimages”以外，其他编译目标还有：
hotspot：只编译HotSpot虚拟机
hotspot-<variant>：只编译特定模式的HotSpot虚拟机
docs-image：产生JDK的文档镜像
test-image：产生JDK的测试镜像
all-images：相当于连续调用product、docs、test三个编译目标
bootcycle-images：编译两次JDK，其中第二次使用第一次的编译结果作为Bootstrap JDK
clean：清理make命令产生的临时文件
dist-clean：清理make和configure命令产生的临时文件
使用Oracle VM VirtualBox虚拟机，启动4条编译线程，8GB内存，全量编译整个OpenJDK 12大概需近15分钟时间，如果之前已经全量编译过，只是修改了少量文件的话，增量编译可以在数十秒内完成。编译完成之后，进入OpenJDK源码的“build/配置名称/jdk”目录下就可以看到OpenJDK的完整编译结果了，把它复制到JAVA_HOME目录，就可以作为一个完整的JDK来使用，如果没有人为设置过JDK开发版本的话，这个JDK的开发版本号里默认会带上编译的机器名，如下所示：> ./java -version
openjdk version "12-internal" 2019-03-19
OpenJDK Runtime Environment (build 12-internal+0-adhoc.icyfenix.jdk12)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 12-internal+0-adhoc.icyfenix.jdk12, mixed mode)
在idea中进行调试
第一步
CLion安装后，新建一个项目，选择“New CMake Project from Sources”，在源码文件夹中填入OpenJDK源码根目录，此时，CLion已经自动选择好了需要导入的源码，如图1-10所示。点击OK按钮就会导入源码并自动创建好CMakeLists.txt文件。
第二步
自动生成的CMakeLists.txt并不能直接使用，OpenJDK本身也没有为任何IDE提供支持，但如果只是为了能够在CLion中跟踪、阅读源码，而不需要修改重新编译的话，那直接在Run/Debug Configurations中增加一个CMake Application，然后Executable选择我们刚才编译出来的FastDebug或者SlowDebug版的java命令，运行参数加上-version或者某个Class文件的路径，再把Before launch里面的Build去掉，就可以开始运行调试了
如果需要在CLion中修改源码，并重新编译产生新的JDK，又或者不想阅读时看见一堆头文件缺失提示的话，那还是需要把CMakeLists.txt修好，在GitHub上已经有现成的参考
HotSpot增加了以下参数来方便开发人员调试解释器：-XX:+TraceBytecodes -XX:StopInterpreterAt= 完成以上配置之后，一个可修改、编译、调试的HotSpot工程就完全建立起来了，Hot-Spot虚拟机 读者邮箱：under-standingjvm@gmail.com
（是当遇到序号为第三步
启动器的执行入口是java.c的JavaMain()方法，
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