OpenJDK源码中的头文件和宏定义

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本系列使用jdk8u202-b26和64位 CentOS 7作为实验环境分析JVM。本文介绍源码中的一些重要的头文件和宏定义，jdk8u202-b26的源码下载地址为http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/rev/a8b6e38ee409，下文提到的文件路径均为相对于源码根目录的路径。

JDK中的头文件和宏定义

jdk子目录与JNI有关的头文件有jni.h、jni_md.h等。

jni.h

首先来看最重要的jni.h，它的路径是jdk/src/share/javavm/export/jni.h，该文件在目录${JAVA_HOME}/include中也有出现，该文件的部分代码如下所示：

#ifndef _JAVASOFT_JNI_H_
#define _JAVASOFT_JNI_H_

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

/* jni_md.h contains the machine-dependent typedefs for jbyte, jint
   and jlong */

#include "jni_md.h"

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/*
 * JNI Types
 */

#ifndef JNI_TYPES_ALREADY_DEFINED_IN_JNI_MD_H

typedef unsigned char   jboolean;
typedef unsigned short  jchar;
typedef short           jshort;
typedef float           jfloat;
typedef double          jdouble;

typedef jint            jsize;

struct _jobject;

typedef struct _jobject *jobject;
typedef jobject jclass;
typedef jobject jthrowable;
typedef jobject jstring;
typedef jobject jarray;
typedef jarray jbooleanArray;
typedef jarray jbyteArray;
typedef jarray jcharArray;
typedef jarray jshortArray;
typedef jarray jintArray;
typedef jarray jlongArray;
typedef jarray jfloatArray;
typedef jarray jdoubleArray;
typedef jarray jobjectArray;

#endif /* JNI_TYPES_ALREADY_DEFINED_IN_JNI_MD_H */

/*
 * jboolean constants
 */

#define JNI_FALSE 0
#define JNI_TRUE 1

/*
 * possible return values for JNI functions.
 */

#define JNI_OK           0                 /* success */
#define JNI_ERR          (-1)              /* unknown error */
#define JNI_EDETACHED    (-2)              /* thread detached from the VM */
#define JNI_EVERSION     (-3)              /* JNI version error */
#define JNI_ENOMEM       (-4)              /* not enough memory */
#define JNI_EEXIST       (-5)              /* VM already created */
#define JNI_EINVAL       (-6)              /* invalid arguments */

/*
 * used in RegisterNatives to describe native method name, signature,
 * and function pointer.
 */

typedef struct {
    char *name;
    char *signature;
    void *fnPtr;
} JNINativeMethod;

/*
 * JNI Native Method Interface.
 */

struct JNINativeInterface_;

struct JNIEnv_;

#ifdef __cplusplus
typedef JNIEnv_ JNIEnv;
#else
typedef const struct JNINativeInterface_ *JNIEnv;
#endif

struct JNINativeInterface_ {
    void *reserved0;
    void *reserved1;
    void *reserved2;

    void *reserved3;
    jint (JNICALL *GetVersion)(JNIEnv *env);

    jclass (JNICALL *DefineClass)
      (JNIEnv *env, const char *name, jobject loader, const jbyte *buf,
       jsize len);
    jclass (JNICALL *FindClass)
      (JNIEnv *env, const char *name);
}

该头文件定义了如下内容：

JNI的类型：如jboolean、jshort和jobject等；
一些枚举和常量：如JNI_FALSE、JNI_TRUE和JNI函数返回值等；
JNI接口指针：对C语言，JNIEnv即是JNI接口指针，它指向JNINativeInterface_结构体，该结构体定义了所有JNI函数的指针，受篇幅所限，该结构体的代码没有完全列出。

jni_md.h

上文jni.h除了包含两个系统头文件外，紧接着便包含了jni_md.h文件，md表示machine-dependent。jni_md.h定义了平台相关的类型如jbyte、jint和jlong，还有JNIEXPORT、JNIIMPORT和JNICALL宏，因此该文件在不同平台对应的目录均有出现。不同平台该文件路径如下表所示：

平台类型	相对路径
Linux/Solaris	jdk/src/solaris/javavm/export/jni_md.h
Windows	jdk/src/windows/javavm/export/jni_md.h
Mac OS X	jdk/src/macosx/javavm/export/jni_md.h

Linux下jni_md.h文件如下所示，jint即是int，若定义了_LP64那么jlong是long，否则是long long，jbyte是signed char；

#ifndef _JAVASOFT_JNI_MD_H_
#define _JAVASOFT_JNI_MD_H_

#ifndef __has_attribute
  #define __has_attribute(x) 0
#endif
#if (defined(__GNUC__) && ((__GNUC__ > 4) || (__GNUC__ == 4) && (__GNUC_MINOR__ > 2))) || __has_attribute(visibility)
  #define JNIEXPORT     __attribute__((visibility("default")))
  #define JNIIMPORT     __attribute__((visibility("default")))
#else
  #define JNIEXPORT
  #define JNIIMPORT
#endif

#define JNICALL

typedef int jint;
#ifdef _LP64 /* 64-bit Solaris */
typedef long jlong;
#else
typedef long long jlong;
#endif

typedef signed char jbyte;

#endif /* !_JAVASOFT_JNI_MD_H_ */

Windows下jni_md.h文件如下所示，jint即是int，jlong是__int64，jbyte是signed char。

#ifndef _JAVASOFT_JNI_MD_H_
#define _JAVASOFT_JNI_MD_H_

#define JNIEXPORT __declspec(dllexport)
#define JNIIMPORT __declspec(dllimport)
#define JNICALL __stdcall

typedef long jint;
typedef __int64 jlong;
typedef signed char jbyte;

#endif /* !_JAVASOFT_JNI_MD_H_ */

JNIEXPORT、JNIIMPORT和JNICALL宏定义

JNIEXPORT、JNIIMPORT和JNICALL宏均在jni_md.h头文件中定义：

Linux下，JNIEXPORT和JNIIMPORT宏定义视gcc版本而定，JNICALL宏什么也没做
Windows下，JNIEXPORT、JNIIMPORT和JNICALL宏都与Windows下编译器的指令有关；

TODO 以后深究这些指令。

JVM中的头文件和宏定义

hotspot子目录中也有jni.h和jni_md.h头文件，其中jni.h与JDK中的相似，路径是hotspot/src/share/vm/prims/jni.h，但是jni_md.h文件有较大区别。

jni_md.h

jni_md.h文件路径为hotspot/src/share/vm/prims/jni_md.h，代码如下所示。为了交叉编译Hotspot，需要指定目标系统和架构，因此使用了预处理指令进行判断以包含不同平台的头文件。

#ifdef TARGET_ARCH_x86
# include "jni_x86.h"
#endif
#ifdef TARGET_ARCH_sparc
# include "jni_sparc.h"
#endif
#ifdef TARGET_ARCH_zero
# include "jni_zero.h"
#endif
#ifdef TARGET_ARCH_arm
# include "jni_arm.h"
#endif
#ifdef TARGET_ARCH_ppc
# include "jni_ppc.h"
#endif

jni_x86.h文件路径为hotspot/src/cpu/x86/vm/jni_x86.h，代码如下，其内容与上文JDK中的相似。

#ifndef _JAVASOFT_JNI_MD_H_
#define _JAVASOFT_JNI_MD_H_

#if defined(SOLARIS) || defined(LINUX) || defined(_ALLBSD_SOURCE)


// Note: please do not change these without also changing jni_md.h in the JDK
// repository
#ifndef __has_attribute
  #define __has_attribute(x) 0
#endif
#if (defined(__GNUC__) && ((__GNUC__ > 4) || (__GNUC__ == 4) && (__GNUC_MINOR__ > 2))) || __has_attribute(visibility)
  #define JNIEXPORT     __attribute__((visibility("default")))
  #define JNIIMPORT     __attribute__((visibility("default")))
#else
  #define JNIEXPORT
  #define JNIIMPORT
#endif

  #define JNICALL
  typedef int jint;
#if defined(_LP64)
  typedef long jlong;
#else
  typedef long long jlong;
#endif

#else
  #define JNIEXPORT __declspec(dllexport)
  #define JNIIMPORT __declspec(dllimport)
  #define JNICALL __stdcall

  typedef int jint;
  typedef __int64 jlong;
#endif

typedef signed char jbyte;

#endif /* !_JAVASOFT_JNI_MD_H_ */

宏定义

JVM_ENTRY和JVM_END是常见的两个宏，它们定义在文件hotspot/src/share/vm/runtime/interfaceSupport.hpp中。

JVM_ENTRY

#define JVM_ENTRY(result_type, header)                               \
extern "C" {                                                         \
result_type JNICALL header {                                       \
    JavaThread* thread=JavaThread::thread_from_jni_environment(env); \
    ThreadInVMfromNative __tiv(thread);                              \
    debug_only(VMNativeEntryWrapper __vew;)                          \
    VM_ENTRY_BASE(result_type, header, thread)

JVM_END

#define JVM_END } }

OpenJDK源码中的头文件和宏定义

JDK中的头文件和宏定义

jni.h

jni_md.h

JNIEXPORT、JNIIMPORT和JNICALL宏定义

JVM中的头文件和宏定义

jni_md.h

宏定义

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