曹工力荐：调试 jdk 中 rt.jar 包部分的源码（可自由增加注释，修改代码并debug）

背景

大家知道，jdk安装的目录下，一般会有个src.zip包，这个包基本对应了rt.jar这个包。rt.jar这个包里面，就放了jdk中，jdk采用java实现的那部分类库代码，比如java.lang包下面的，什么ArrayList之类的。

如何才能调试这部分代码呢，这里的调试，是说，能够修改源代码、加注释、直接debug。

步骤

经过一番思考和探索后，可以这样：

  1. 解压src.zip包，因为解压后，里面有8000多个文件，比较大，我们也不需要调试所有的代码，我就挑了这个包下面的代码：

    上面看到，类比较多，我们不需要那么多，只用下面这部分：

  2. 新建一个普通的maven工程，然后把上面的java包下面的，拷贝到自己的工程的src目录下

    因为awt、applet之类的，现在都没人用了，我也就没拷贝那部分。

    pom.xml真的没东西，不过还是贴一下：

    <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

    <groupId>org.learnjdk</groupId>

    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <packaging>jar</packaging>
    <version>4.7.0</version>

    <artifactId>jdk-debug</artifactId>
    <name>jdk-debug</name>

    <properties>
        <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
    </properties>

    <dependencies>

    </dependencies>
</project>

    最后，工程大概就是这样的。

    然后，自己在test文件夹下，我建了一个HelloWorld：

    import java.util.ArrayList;

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("abc");
    }
}

    理论上来说，就可以调试了吗？naive！

    F:\gitee-ckl\rocketmq-all-4.7.0-source>java -version
    java version "1.8.0_11"
    Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_11-b12)
    Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.11-b03, mixed mode)

    我这边是jdk的版本，会有个报错，是源码不完全匹配class导致的，我这边会报找不到java.lang.Iterable#iterator方法，大家直接反编译一下jdk的这个class，就能看到缺了啥了，我这边加上这个方法就好了：

    public interface Iterable<T> {
    /**
     * Returns an iterator over elements of type {@code T}.
     *
     * @return an Iterator.
     */
    public abstract Iterator<T> iterator();
    
	...
}

测试demo有什么问题

大家运行就知道了，根本走不到我们工程里定义的class

其实整体来说，那个maven工程是没问题的。走不到那个class，是因为，classloader的问题。

在运行上面的helloWorld时，当前classloader是sun.misc.Launcher.AppClassLoader，它的父类是

sun.misc.Launcher.ExtClassLoader，而sun.misc.Launcher.ExtClassLoader的父类，就是BootStrap类加载器了。

因为AppClassLoader是遵循双亲委派的，所以，在运行下面这个代码的时候：

import java.util.ArrayList;

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("abc");
    }
}

看到ArrayList，AppClassLoader会交给ExtClassLoader去加载，ExtClassLoader会交给BootStrapClassloader去加载，BootStrapClassloader本身负责加载jdk下的rt.jar等核心jar包，而Arraylist正好就是在jdk下面的rt.jar中，所以，最终，Arraylist是由BootStrapClassloader加载的。

那就和我们的工程里的代码没关系了，根本不加载你的。

怎么让BootStrap优先加载我们的类

核心其实就是变成了，让BootStrapClassLoader优先加载我们的类，在我的知识理解里，BootStrapClassLoader默认就是加载rt.jar的东西，怎么才能加载我们的呢？只能求助互联网了。

然后我查到了这篇文章，-Xbootclasspath

里面说，用这个参数可以改变BootStrapClassLoader的加载路径，于是我试了一下：

-Xbootclasspath/p:"F:\gitee-ckl\jdk-debug\target\classes"

idea里，就加在这里面：

然后，大家直接run的话，可以发现，已经没问题了。

因为我改了工程里的源码的：

    public boolean add(E e) {
        System.out.println("xxxxx");
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

所以我这边运行的时候，会打印xxxxx：

但是，如果你debug，行号应该是对不上的，所以，我们还要这么操作一波：

idea里，在左侧的项目树立，对着module按F4，或者右键-》Open Module Settings，会打开如下窗口：

然后debug，就可以了：

然后，这个方案，本来昨晚尝试的时候，是有问题的，不知道今天为啥就可以了，大家也可以试试。

另一种可行的方案

因为昨晚尝试上面方案的时候，不知道为啥，没生效；于是找出了下面的方法。

在helloWorld.java里，修改如下：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print(System.getProperty("sun.boot.class.path"));
        
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("abc");
    }
}

我们打印了sun.boot.class.path的值，我这边打印出来后如下：

C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\resources.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\rt.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\sunrsasign.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\jsse.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\jce.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\charsets.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\jfr.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\classes

这个参数啥意思，差不多就是BootStrap加载class时候，要去查找的路径。大家也可以参考这两篇文章：

https://www.cnblogs.com/ahudyan-forever/p/6007458.html

https://blog.csdn.net/briblue/article/details/54973413

所以，我的最终方案就是，把我们的class路径，放到最前面，大家根据自己的路径进行修改就行。

大家要注意的是，这里的路径，要仔细，粘错一个字符都不行：

-Dsun.boot.class.path="F:\gitee-ckl\jdk-debug\target\classes;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\rt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\sunrsasign.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_11\jre\classes"

最好直接用下面这个代码来拼好路径，免得人工出错：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        String property = System.getProperty("sun.boot.class.path");
        System.setProperty("sun.boot.class.path","F:\\gitee-ckl\\jdk-debug\\target\\classes;" + property);
        System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"));
		
    }
}

运行方式和前面一样:

该方案为什么可行

稍微拓展一点，因为我也就知道这么一点，在sun.misc.Launcher类中：

public class Launcher {
    private static URLStreamHandlerFactory factory = new Launcher.Factory();
    private static Launcher launcher = new Launcher();
    // 1
    private static String bootClassPath = System.getProperty("sun.boot.class.path");

1处，这里定义了一个field，就是去获取我们前面用到的那个属性。

这个类里，有另一个方法来解析这个field。

sun.misc.Launcher.BootClassPathHolder
private static class BootClassPathHolder
  {
    // 0
    static final URLClassPath bcp = new URLClassPath(arrayOfURL, Launcher.factory);

    static
    {
      URL[] arrayOfURL;
      if (Launcher.bootClassPath != null) {
        arrayOfURL = (URL[])AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction()
        {
          public URL[] run() {
            // 1
            File[] arrayOfFile = Launcher.getClassPath(Launcher.bootClassPath);
            int i = arrayOfFile.length;
            HashSet localHashSet = new HashSet();
            for (int j = 0; j < i; j++) {
              // 2
              File localFile = arrayOfFile[j];

              if (!localFile.isDirectory()) {
                localFile = localFile.getParentFile();
              }
              if ((localFile != null) && (localHashSet.add(localFile))) {
                MetaIndex.registerDirectory(localFile);
              }
            }
            // 3
            return Launcher.pathToURLs(arrayOfFile);
          }
        });
      }
      else
        arrayOfURL = new URL[0];
    }
  }
  • 1处，把那个属性，用分隔符分开，解析为一个文件数组
  • 2处，遍历数组
  • 3处，解析为URL,赋值给arrayOfURL。因为这里是一个匿名内部类，所以第三步的return，只是return了匿名内部类中的方法
  • 0处，使用arrayOfURL，定义了一个static变量

然后在另一个方法中，会去获取那个bcp：

sun.misc.Launcher#getBootstrapClassPath    
public static URLClassPath getBootstrapClassPath() {
        return Launcher.BootClassPathHolder.bcp;
}

上面这个方法在哪被调用？

java.lang.ClassLoader#getBootstrapClassPath
// Returns the URLClassPath that is used for finding system resources.
static URLClassPath getBootstrapClassPath() {
    return sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath();
}

被同属于ClassLoader类的下列方法调用：

java.lang.ClassLoader#getBootstrapResource    
	/**
     * Find resources from the VM's built-in classloader.
     */
    private static URL getBootstrapResource(String name) {
        URLClassPath ucp = getBootstrapClassPath();
        Resource res = ucp.getResource(name);
        return res != null ? res.getURL() : null;
    }

再往上找，就是：

java.lang.ClassLoader#getResource    
public URL getResource(String name) {
        URL url;
        if (parent != null) {
            url = parent.getResource(name);
        } else {
            url = getBootstrapResource(name);
        }
        if (url == null) {
            url = findResource(name);
        }
        return url;
    }

其他就不多分析，大家也比较熟悉了。

两种方案的差异

第一种方案，加了-Xbootclasspath，这个是在jvm层面去做修改，因为这个-X是虚拟机参数；

第二种方案，上面大家也看到了，是在rt.jar中，java层面的classloader去做修改。

总结

希望大家调试愉快。谢谢大家。有帮助的话，点个推荐。

posted @ 2020-05-02 12:14  三国梦回  阅读(3178)  评论(2)  编辑  收藏  举报