羊老姆上线：抄起键盘就编译JDK源码，结果上头了

Posted 2021-04-21 CodeSheep

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好奇害死羊

很多小伙伴们做Java开发，天天写Java代码，肯定离不开Java基础环境：JDK，毕竟我们写好的Java代码也是跑在JVM虚拟机上。

一般来说，我们学Java之前，第一步就是安装JDK环境。这个简单啊，我们一般直接把JDK从官网下载下来，安装完成，配个环境变量就可以愉快地使用了。

不过话说回来，对于这个天天使用的东西，我们难道不好奇这玩意儿它到底是怎么由源码编译出来的吗？

带着这个原始的疑问，今天准备大干一场，自己动动呆萌的小手，来编译一个属于自己的JDK吧！

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还有个待填的坑

记得之前不是出过一期关于相关的视频以及文章嘛，细心的小伙伴，可能会发现一个很实际的问题：

我们将src.zip包里的JDK源码解压出来，关联到这份源码之后，调试时是可以进，但是我们在加注释的时候却只能在行尾添加，并不能改变原代码的行结构。换句话说，如果在源码中加了跨行的多行注释，则debug调试的时候就会出现当前行的运行错位问题，这个有点尴尬了。

当然那个视频的评论区，的确也有几个小伙伴提了这个问题：

原因也很简单，因为实际支撑调试运行的代码，并不是我们解压出来的那份JDK源码，那个仅仅是做关联用，实际运行用到的JDK，还是之前系统安装好的那个JDK环境。

要想解决这个问题，那就只能使用自己修改过的代码来自行编译生成自己的JDK，然后用到项目中去！

所以什么都憋说了，肝就完了！

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环境准备

首选说在前面的是，编译前的软件版本关系极其重要，自己在踩坑时，所出现的各种奇奇怪怪的问题几乎都和这个有关，后来版本匹配之后，就非常顺利了。

我们来盘点和梳理一下编译一个JDK需要哪些环境和工具：

1、boot JDK

我们要想编译JDK，首先自己本机必须提前已经安装有一个JDK，官方称之为bootstrap JDK（或者称为boot JDK）。

比如想编译JDK 8，那本机必须最起码得有一个JDK 7或者更新一点的版本；你想编译JDK 11，那就要求本机必须装有JDK 10或者11。

所以鸡生蛋、蛋生鸡又来了...

2、Unix环境

编译JDK需要Unix环境的支持！

这一点在Linux操作系统和macOS操作系统上已经天然的保证了，而对于Windows兄弟来说稍微麻烦一点，需要通过使用Cygwin或者MinGW/MSYS这种软件来模拟。

就像官方所说：在Linux平台编译JDK一般问题最少，容易成功；macOS次之；Windows上则需要稍微多花点精力，问题可能也多一些。

究其本质原因，还是因为Windows毕竟不是一个Unix-Like内核的系统，毕竟很多软件的原始编译都离不开Unix Toolkit，所以相对肯定要麻烦一些。

3、编译器/编译工具链

JDK底层源码（尤其JVM虚拟机部分）很多都是C++/C写的，所以相关编译器也跑不掉。

一图胜千言，各平台上的编译器支持如下表所示，按平台选择即可：

4、其他工具

典型的比如：

• Autoconf：软件源码包的自动配置工具
• Make：编译构建工具
• freetype：一个免费的渲染库， JDK图形化部分的代码可能会用它

好，环境盘点就到这里，接下来具体列一下我在编译JDK 8和JDK 11时分别用到的软件详细版本信息：

编译JDK 8时：

• 操作系统：macOS 10.11.6
• boot JDK：JDK 1.8.0 (build 1.8.0_201-b09)
• Xcode版本：8.2
• 编译器：Version 8.0.0 (at /usr/bin/clang)

编译JDK 11时：

• 操作系统：macOS 10.15.4
• boot JDK：JDK 11.0.7 (build 11.0.7+8-LTS)
• Xcode版本：11.5
• 编译器：Version 11.0.3 (at /usr/bin/clang)

大家在编译时如果过程中有很多问题，大概率少软件没装，或者软件版本不匹配，不要轻易放弃，需要耐心自查一下。

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下载JDK源码

下载JDK源码其实有两种方式。

方式一：通过Mercurial工具下载

Mercurial可以理解为和Git一样，是另外一种代码管理工具，安装好之后就有一个hg命令可用。

而OpenJDK的源码已经提前托管到http://hg.openjdk.java.net/。

因此，比如下载JDK 8，可直接hg clone一下就行，和git clone一样：

hg clone http://hg.openjdk.java.net/jdk8/jdk8

同理，下载JDK 11：

hg clone http://hg.openjdk.java.net/jdk/jdk11

但是这种方式下载速度不是很快。

方式二：直接下载打包好的源码包

选择你想要的版本下载即可。

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编译前的自动配置

源码包下载好，放到本地某个目录（建议路径纯英文，避免不必要的麻烦），解压之，然后进入源码根目录，执行：

sh configure

当然这里运行的是默认配置项。

这一步会进行一系列的自动配置工作，时间一般很快，最终如果能出现一下提示，那么很幸运，编译前的配置工作就完成了！

这里我给出我自己分别在配置JDK 11和JDK 8时候完成时的样子：

配置JDK 8完成：

配置JDK 11完成：

注： 如果这一步出错，大概率是某个软件环境未装，或者即使装了，但版本不匹配，控制台打印日志里一般是会提醒的。

比如我在配置JDK 8的时候，就遇到了一个errof：GCC compiler is required的问题：

明明系统里已经有编译器，但还是报这个错误。通过后来修改 jdk源码根目录/common/autoconf/generated-configure.sh文件，将相关的两行代码注释后就配置通过了

配置完成，接下来开始执行真正的编译动作了！

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真正的编译动作

我们这里进行的是全量编译，直接在我们下载的JDK源码根目录下执行如下命令即可：

make all

这一步编译需要一点时间，耐心等待一下即可。编译过程如果有错误，会终止编译，如果能看到如下两个画面，那么则恭喜你，自己编译JDK源码就已经通过了，可以搞一杯咖啡庆祝一下了。

JDK 8编译完成：

JDK 11编译完成：

从两张图的对比可以看出，编译JDK 8和JDK 11完成时在输出上还是有区别的。时间上的区别很大程度上来源于JDK 11的编译机配置要高不少。

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验证成果

JDK源码编译完成之后肯定会产生和输出很多产物，这也是我们所迫不及待想看到的。

由于JDK 8和JDK 11的源码包组织结构并不一样，所以输出东西的内容和位置也有区别。我们一一来盘点一下。

1、JDK 8的编译输出

编译完成，build目录下会生成一个macosx-x86_64-normal-server-release目录，所有的编译成果均位于其中。

首先，编译出来的Java可执行程序可以在如下目录里找到：

jdk源码根目录/build/macosx-x86_64-normal-server-release/jdk/bin

进入该目录后，可以输入./java -version命令验证：

其次，编译生成的成品JDK套装，可以在目录

jdk源码根目录/build/macosx-x86_64-normal-server-release/images

下找到，如图所示：

其中：

• j2sdk-image：编译生成的JDK
• j2re-image：编译生成的JRE

进入j2sdk-image目录会发现，里面的内容和我们平时从网络上下载的成品JDK内容一致。

2、JDK 11的编译输出

JDK 11的源码目录组织方式和JDK 8本身就有区别，编译生成的产物和上面编译JDK 8的输出有一定区别，但也不大。

JDK 11编译完成，同样在build目录下会生成一个macosx-x86_64-normal-server-release目录，所有的编译成果均位于其中。

同样编译出来的Java可执行程序可以在目录

JDK源码根目录/build/macosx-x86_64-normal-server-release/jdk/bin

下看到，进入该目录后，也可以输入./java -version命令验证：

其次，编译生成的成品JDK 11套装，可以在目录

JDK源码根目录/build/macosx-x86_64-normal-server-release/images

下找到，如图所示：

其中jdk目录就是编译生成的成品JDK 11套装。

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使用自己编译的JDK

既然我们已经动手编译出了JDK成品，接下来我们得用上哇。

新建一个最最基本的Java工程，比如命名为JdkTest，目的是把我们自己编译出的JDK给用上。

我们点开Project Structure，选到SDKs选项，新添加上自己刚刚编译生成的JDK，并选为项目的JDK，看看是否能正常工作

点击确定之后，我们运行之：

可以看到我们自己编译出的JDK已经用上了。

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关联JDK源码并修改

我们继续在上一步JdkTest项目的Project Structure → SDKs里将JDK源码关联到自行下载的JDK源码路径上：

这样方便我们对自己下载的JDK源码进行阅读、调试、修改、以及在源码里随意做笔记和加注释。

举个最简单的例子，比如我们打开System.out.println()这个函数的底层源码：

我们随便给它修改一下，加两行简单的标记，像这样：

为了使我们新加的代码行生效，我们必须要重新去JDK源码的根目录中再次执行 make images重新编译生成JDK方可生效：

因为之前已经全量编译过了，所以再次make的时候增量编译一般很快。

重新编译之后，我们再次运行JdkTest项目，就可以看到改动的效果了：

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多行注释的问题

记得之前搭建时，大家可能发现了一个问题：阅读源码嘛，给源代码做点注释或笔记很常见！但那时候有个问题就是做注释时不可改变代码的行结构（只能行尾注释，不能跨行注释），否则debug调试时会出现行号错位的问题。

原因很简单，因为我们虽然做了源代码目录的映射，但是实际支撑运行的JDK还是预先安装好的那个JDK环境，并不是根据我们修改后的源码来重新编译构建的，所以看到这里，解决这个问题就很简单，就像上面一样自行编译一下JDK即可。

实际在实验时，还有一个很典型的问题是，当添加了多行的中文注释后，再编译居然会报错！

比如，还是以上面例子中最简单的System.out.println()源码为例，我们添加几行中文注释：

这时候我们去JDK源码目录下编译会发现满屏类似这样的报错：

错误: 编码 ascii 的不可映射字符

顿时有点懵，毕竟仅仅是加了几行注释。对于我们来说，源码里写点多行的中文注释基本是刚需，然而编译竟会报错，这还能不能让人愉快的玩耍了... 当时后背有点发凉。

实不相瞒，就这个问题排查了一段时间，熬到了很晚。最终折腾了一番，通过如下这种方式解决了，顺便分享给小伙伴们，大家如果遇到了这个问题，可以参考着解决一下。

因为从控制台的报错可以很明显的看出，肯定是字符编码相关的问题导致的，而且都指向了ascii这种编码方式。

于是将JDK的源码从根目录导入了Vs Code，然后全目录查找encoding ascii相关的内容，看看有没有什么端倪，结果发现

jdk源码根目录/make/common/SetupJavaCompilers.gmk文件中有两处指定了ascii相关的编码方式：

于是尝试将这两处-encoding ascii的均替换成-encoding utf-8：

然后再次执行make images编译，编译顺利通过！

至此大功告成！

这样后面不管是阅读、调试还是定制JDK源码都非常方便了。

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这次分享就到这里吧，小伙伴们下篇见！

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