Javac 源码调试教程

javac 源码调试的过程是比较简单的,它本身就是一个用 Java 语言写的,对我们理解内部逻辑比较友好。

环境搭建过程环境备注:

Intellij、JDK8

1、第一步下载导入 javac 的源码

如果不想从 openjdk 下载折腾,可以跳过第 1 步直接从我的 github 下载:github.com/arthur-zhan…

OpenJDK 的下载方式为:打开hg.openjdk.java.net/jdk8/jdk8/l…,点击左侧的 zip 或者 gz 进行下载。

在 Intellij 中新建一个 javac-source-code-reading 项目,把源码目录的 src/share/classes/com 目录整个拷贝到项目 src 目录下,删掉没用的 javadoc 目录。

2、找到 javac 主函数入口

代码在src/com/sun/tools/javac/Main.java


运行这个 main 函数,因为没有加需要编译的源代码路径,不出意外应该会在控制台会输出下面的内容


新建一个HelloWorld.java文件,内容随缘,在启动配置的Program arguments里加入 HelloWorld.java 的绝对路径。


再次运行 Main.java,会在 HelloWorld.java 的同级目录生成 HelloWorld.class 文件。

3、加断点

在 Main.java 中打上断点,开始调试以后会发现不管怎么设置,调试都会进入tool.jar,没有走刚刚导入的源码。


Intellij 中显示的是反编译 tools.jar 得到的源码,可读性没有源码那么好。

打开 Project Structure 页面(File->Project Structure), 选中图中 Dependencies 选项卡,把顺序调整到项目 JDK 的上面:


再次调试就已经可以进入到项目源码中的断点处了。

javac 看字节码案例一:tableswitch 和 lookupswitch 选择的策略

读者提问,下面的代码编译出的 switch-case 语句为什么采用了 lookupswitch,而不是 tableswitch,不是说「如果 case 的值比较紧凑,中间有少量断层或者没有断层,会采用 tableswitch 来实现 switch-case」吗?

public static void foo() {

    int a = 0;

    switch (a) {

        case 0:

            System.out.println("#0");

            break;

        case 1:

            System.out.println("#1");

            break;

        default:

        System.out.println("default");

            break;

    }

}

对应字节码

public static void foo();

0: iconst_0

1: istore_0

2: iload_0

3: lookupswitch  { // 2

              0: 28

              1: 39

        default: 50

    }

这个问题比较有意思,主要是 tableswitch 和 lookupswitch 代价的估算,代码在src/com/sun/tools/javac/jvm/Gen.java中

在 case 值只有 0 和 1 两个值的情况下

hi=1

lo=0

nlabels = 2

// table_space_cost = 4 + (1 - 0 + 1) = 6

long table_space_cost = 4 + ((long) hi - lo + 1); // words

// table_time_cost = 3

long table_time_cost = 3; // comparisons

// lookup_space_cost = 3 + 2 * 2 = 7

long lookup_space_cost = 3 + 2 * (long) nlabels;

// lookup_time_cost = 2

long lookup_time_cost = nlabels;

// table_space_cost + 3 * table_time_cost  = 6 + 3 * 3 = 15

// lookup_space_cost + 3 * lookup_time_cost = 7 + 3 * 2 = 13

// opcode = 15 <= 13 ? tableswitch : lookupswich

int opcode = nlabels > 0 &&

table_space_cost + 3 * table_time_cost <=

lookup_space_cost + 3 * lookup_time_cost

? tableswitch : lookupswitch;

所以在 case 值只有 0, 1 两个的情况下,代价的计算是

table_space_cost + 3 * table_time_cost > lookup_space_cost + 3 * lookup_time_cost,lookupswich代价更小选 lookupswich

如果有 0, 1,2 三个呢?

hi=2

lo=0

nlabels = 3

// table_space_cost = 4 + (2 - 0 + 1) = 7

long table_space_cost = 4 + ((long) hi - lo + 1); // words

// table_time_cost = 3

long table_time_cost = 3; // comparisons

// lookup_space_cost = 3 + 2 * 3 = 9

long lookup_space_cost = 3 + 2 * (long) nlabels;

// lookup_time_cost = 3

long lookup_time_cost = nlabels;

// table_space_cost + 3 * table_time_cost  = 7 + 3 * 3 = 16

// lookup_space_cost + 3 * lookup_time_cost = 9 + 3 * 3 = 18

// opcode = 16 <= 18 ? tableswitch : lookupswich

int opcode = nlabels > 0 &&

table_space_cost + 3 * table_time_cost <=

lookup_space_cost + 3 * lookup_time_cost

? tableswitch : lookupswitch;

所以在 case 值只有 0, 1,2 三个的情况下,代价的计算是

table_space_cost + 3 * table_time_cost < lookup_space_cost + 3 * lookup_time_cost,tableswitch 代价更小选 tableswitch

其实在数量极少的情况下,两个的差别不大,只是 javac 这里的算法导致选择了 lookupswitch

javac 看字节码案例二:加载整数到栈上的字节码指令选择

我们知道有很多指令可以把整数加载到栈上,比如iconst_0、bipush、sipush、ldc,那它们是如何选择的呢?

public static void foo() {

        int a = 0;

        int b = 6;

        int c = 130;

        int d = 33000;

}

对应部分字节码

0: iconst_0

1: istore_0

2: bipush        6

4: istore_1

5: sipush        130

8: istore_2

9: ldc          #2                  // int 33000

11: istore_3

在com/sun/tools/javac/jvm/Items.java的 load() 函数加上断点


可以看到选择的策略依次往下:

-1~5 之间选择 iconst_n 的方式

-128~127 之间选择 bipush

-32768~32767 之间的选择 sipush

其它大整数选择 ldc

这与 java 虚拟机规范中字节码指令文档一致。


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