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Play OpenJDK: 允许你的包名�?java."开�?�?

Sha Jiang — Sun, 01 Nov 2015 12:06:00 GMT

Play OpenJDK: 允许你的包名�?java."开�?/span>

本文是Play OpenJDK的第二篇�Q�介�l�了如何�H�破JDK不允许自定义的包名以"java."开头这一限制。这一技巧对于基于已有的JDK向java.*中添加新�c�还是有所帮助的�?2015.11.02最后更�?

无论是经验丰富的Java�E�序员，�q�是Java的初学者，��M��有一些�h或有意或无意地创��Z��个包名�ؓ"java"的类。但��Z��安全斚w��的考虑�Q�JDK不允许应用程序类的包名以"java"开��_��即不允许java�Q�java.foo�q�样的包名。但javax�Q�javaex�q�样的包名是允许的�?br />
1. 例子
比如�Q�以OpenJDK 8为基��Q�臆造这样一个例子。笔者想向OpenJDK贡献一个同步的HashMap�Q�即�c�SynchronizedHashMap�Q�而该�cȝ��包名��׃ؓjava.util。SynchronizedHashMap是HashMap的同步代理，�׃��q�两个类是在同一包内�Q�SynchronizedHashMap不仅可以讉K��HashMap的public�Ҏ��与变量，�q�可以访问HashMap的protected和default�Ҏ��与变量。SynchronizedHashMap看�v来可能像下面�q�样�Q?br />

package java.util;

public class SynchronizedHashMap<K, V> {

    private HashMap<K, V> hashMap = null;

    public SynchronizedHashMap(HashMap<K, V> hashMap) {
        this.hashMap = hashMap;
    }

    public SynchronizedHashMap() {
        this(new HashMap<>());
    }

    public synchronized V put(K key, V value) {
        return hashMap.put(key, value);
    }

    public synchronized V get(K key) {
        return hashMap.get(key);
    }

    public synchronized V remove(K key) {
        return hashMap.remove(key);
    }

    public synchronized int size() {
        return hashMap.size; // 直接调用HashMap.size变量�Q�而非HashMap.size()�Ҏ��
    }
}

2. ClassLoader的限�?/span>
使用javac�ȝ��译源文�gSynchronizedHashMap.java�q�没有问题，但在使用�~�译后的SynchronizedHashMap.class�Ӟ��JDK的ClassLoader则会拒绝加蝲java.util.SynchronizedHashMap�?br />设想有如下的应用�E�序�Q?br />

import java.util.SynchronizedHashMap;

public class SyncMapTest {

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedHashMap<String, String> syncMap = new SynchronizedHashMap<>();
        syncMap.put("Key", "Value");
        System.out.println(syncMap.get("Key"));
    }
}

使用java命��o去运行该应用�Ӟ��会报如下错误�Q?br />

Exception in thread "main" java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.util
    at java.lang.ClassLoader.preDefineClass(ClassLoader.java:659)
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:758)
    at java.security.SecureClassLoader.defineClass(SecureClassLoader.java:142)
    at java.net.URLClassLoader.defineClass(URLClassLoader.java:467)
    at java.net.URLClassLoader.access$100(URLClassLoader.java:73)
    at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:368)
    at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:362)
    at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
    at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:361)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)
    at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:331)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)
    at SyncMapTest.main(SyncMapTest.java:6)

�Ҏ��ClassLoader.preDefineClass()的源代码如下�Q?br />

private ProtectionDomain preDefineClass(String name,
        ProtectionDomain pd)
{
    if (!checkName(name))
        throw new NoClassDefFoundError("IllegalName: " + name);

    if ((name != null) && name.startsWith("java.")) {
        throw new SecurityException
            ("Prohibited package name: " +
            name.substring(0, name.lastIndexOf('.')));
    }
    if (pd == null) {
        pd = defaultDomain;
        }

    if (name != null) checkCerts(name, pd.getCodeSource());

    return pd;
}

很清楚地�Q�该�Ҏ��会先��查待加蝲的类全名(卛_��?�c�d��)是否�?java."开��_��如是�Q�则抛出SecurityException。那么可以尝试修改该�Ҏ��的源代码�Q�以�H�破�q�一限制�?br />从JDK中的src.zip中拿出java/lang/ClassLoader.java文�g�Q�修改其中的preDefineClass�Ҏ��以去除相关限制。重新编译ClassLoader.java�Q�将生成的ClassLoader.class�Q�ClassLoader$1.class�Q�ClassLoader$2.class�Q�ClassLoader$3.class�Q�ClassLoader$NativeLibrary.class�Q�ClassLoader$ParallelLoaders.class和SystemClassLoaderAction.class��L��换JDK/jre/lib/rt.jar中对应的�c�R�?br />再次�q�行SyncMapTest�Q�却仍然会抛出相同的SecurityException�Q�如下所�C�：

Exception in thread "main" java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.util
    at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:760)
    at java.security.SecureClassLoader.defineClass(SecureClassLoader.java:142)
    at java.net.URLClassLoader.defineClass(URLClassLoader.java:467)
    at java.net.URLClassLoader.access$100(URLClassLoader.java:73)
    at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:368)
    at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:362)
    at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
    at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:361)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)
    at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:331)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)
    at SyncMapTest.main(SyncMapTest.java:6)

此时是由�Ҏ��ClassLoader.defineClass1()抛出的SecurityException。但�q�是一个native�Ҏ��Q�那么仅通过修改Java代码是无法解册��个问题的(JDK真是层层��N��?。原来在Hotspot的C++源文件hotspot/src/share/vm/classfile/systemDictionary.cpp中有如下语句�Q?br />

const char* pkg = "java/";
if (!HAS_PENDING_EXCEPTION &&
    !class_loader.is_null() &&
    parsed_name != NULL &&
    !strncmp((const char*)parsed_name->bytes(), pkg, strlen(pkg))) {
  // It is illegal to define classes in the "java." package from
  // JVM_DefineClass or jni_DefineClass unless you're the bootclassloader
  ResourceMark rm(THREAD);
  char* name = parsed_name->as_C_string();
  char* index = strrchr(name, '/');
  *index = '\0'; // chop to just the package name
  while ((index = strchr(name, '/')) != NULL) {
    *index = '.'; // replace '/' with '.' in package name
  }
  const char* fmt = "Prohibited package name: %s";
  size_t len = strlen(fmt) + strlen(name);
  char* message = NEW_RESOURCE_ARRAY(char, len);
  jio_snprintf(message, len, fmt, name);
  Exceptions::_throw_msg(THREAD_AND_LOCATION,
    vmSymbols::java_lang_SecurityException(), message);
}

修改该文件以去除掉相关限�Ӟ��q�按照本�p�d��?a href="http://m.tkk7.com/jiangshachina/archive/2015/10/30/427994.html">�W�一��文�?/a>中介�l�的�Ҏ��去重新构��Z��个OpenJDK。那么，�q�个新的JDK��不会再对包名有��M��限制了�?br />

3. 覆盖Java核心API�Q?/strong>
开发者们在��用主��IDE时会发现�Q�如果工�E�有多个jar文�g或源文�g目录中包含相同的�c�，�q�些IDE会根据用��h��定的优先�U�顺序来加蝲�q�些�c�R��比如，在Eclipse中，右键点击某个Java工程-->属�?->Java Build Path-->Order and Export�Q�在�q�里调整各个�c�d��或源文�g目录的位�|�，卛_��指定加蝲�cȝ��优先�U��?br />当开发者在使用某个开源类�?jar文�g)�Ӟ��惛_��其中某个�c�进行修改，那么��可以将该类的源代码复制出来�Q��ƈ在Java工程中创��Z��个同名类�Q�然后指定Eclipse优先加息自己创徏的类。即�Q�在�~�译时与�q�行时用自己创徏的类去覆盖类库中的同名类。那么，是否可以如法炮制去覆盖Java核心API中的�c�d��Q?br />考虑去覆盖类java.util.HashMap�Q�只是简单在它的put()�Ҏ��d��一条打印语。那么就需要将src.zip中的java/util/HashMap.java复制出来�Q��ƈ在当前Java工程中创��Z��个同名类java.util.HashMap�Q��ƈ修改put()�Ҏ��Q�如下所�C�：
package java.util;

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
    .
    public V put(K key, V value) {
        System.out.printf("put - key=%s, value=%s%n", key, value);
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

}
此时�Q�在Eclipse环境中，SynchronizedHashMap使用的java.util.HashMap被认为是上述新创建的HashMap�c�R��那么运行应用程序SyncMapTest后的期望输出应该如下所�C�：
put - key=Key, value=Value
Value
但运行SyncMapTest后的实际输出却�ؓ如下�Q?br />
Value
看�v来，新创建的java.util.HashMap�q�没有被使用上。这是�ؓ什么呢�Q�能�?惛_��"到的原因�q�是�c�d��载器。关于Java�c�d��载器的讨��Z��本文的范��_��而且关于该主题的文章已是汗牛充栋�Q�但本文仍会��q�其要点�?br />Java�c�d��载器�׃��至上分�ؓ三个层次�Q�引导类加蝲�?Bootstrap Class Loader)�Q�扩展类加蝲�?Extension Class Loader)和应用程序类加蝲�?Application Class Loader)。其中引导类加蝲器用于加载rt.jar�q�样的核心类库。�ƈ且引导类加蝲器�ؓ扩展�c�d��载器的父加蝲器，而扩展类加蝲器又为应用程序类加蝲器的父加载器。同时JVM在加载类时实行委托模式。即�Q�当前类加蝲器在加蝲�c�L��Q�会首先委托自己的父加蝲器去�q�行加蝲。如果父加蝲器已�l�加载了某个�c�，那么子加载器��不会再�ơ加载�?br />�׃��可知�Q�当应用�E�序试图加蝲java.util.Map�Ӟ��它会首先逐��向上委托父加载器��d��载该�c�，直到引导�c�d��载器加蝲到rt.jar中的java.util.HashMap。由于该�c�d��l�被加蝲了，我们自己创徏的java.util.HashMap��׃��会被重复加蝲�?br />使用java命��o�q�行SyncMapTest�E�序时加上VM参数-verbose:class�Q�会在窗口中打印出�Ş式如下的语句�Q?br />
[Opened /home/ubuntu/jdk1.8.0_custom/jre/lib/rt.jar]
[Loaded java.lang.Object from /home/ubuntu/jdk1.8.0_custom/jre/lib/rt.jar]

[Loaded java.util.HashMap from /home/ubuntu/jdk1.8.0_custom/jre/lib/rt.jar]
[Loaded java.util.HashMap$Node from /home/ubuntu/jdk1.8.0_custom/jre/lib/rt.jar]

[Loaded java.util.SynchronizedHashMap from file:/home/ubuntu/projects/test/classes/]
Value
[Loaded java.lang.Shutdown from /home/ubuntu/jdk1.8.0_custom/jre/lib/rt.jar]
[Loaded java.lang.Shutdown$Lock from /home/ubuntu/jdk1.8.0_custom/jre/lib/rt.jar]
从中可以看出�Q�类java.util.HashMap��实是从rt.jar中加载到的。但理论上，可以通过自定义类加蝲器去打破委托模式�Q�然而这��是另一个话题了�?/div>

Sha Jiang 2015-11-01 20:06 发表评论

Play OpenJDK: 构徏你自��q��JDK(�?

Sha Jiang — Fri, 30 Oct 2015 15:17:00 GMT

Play OpenJDK: 构徏你自��q��JDK

计划使Play OpenJDK成�ؓ一�l�介�l�如何��用�ƈ参与OpenJDK��目的系列文章。本文是该系列的�W�一��文章，它基于OpenJDK 8的源代码介绍了构��Z��个属于自��q��JDK�Ҏ��?2015.10.30最后更�?

1. OpenJDK
曄��的Sun Microsystems. Inc�Q�也��是Java语言的发明者，��它的JDK代码贡献出来�Q�成立了一个开源项目，�?a >OpenJDK�?br />    同时�Q�它也是一个社区。相关的公司�Q�组�l�和个�h在这个社��Z��协作开发OpenJDK。社区根据不同的领域或项目提供了一�p�d��?a >邮�g列表�Q�利益相��x��或对其感兴趣的个人都可以订阅�q�些邮�g列表去进行关注和讨论。例如，Java核心API的邮件列表是core-libs-dev@openjdk.java.net�Q�关于java.lang�Q�java.util�{�核心API的新�Ҏ��都会在�q�里�q�行讨论�Q��ƈ对其最�l�的实现代码�q�行审查。�Q何将要进入OpenJDK版本库的源代码，无论是��品代�?卻I��要随JDK发布的程�?�Q�还是测试代码，都需要在�C�֌�中进行公开的代码审查�?br />    选择一个自己感兴趣的领域或��目�Q�加入它的邮件列表，长期跟踪它的发展�Q�看着专家们的讨论、争论推动JDK的演�q�，学习开发者们的API设计与代码实玎ͼ�...�Q�这些对自己的成镉K��是极有帮助的。也许，�q�能看到一些有��的八卦;-)

2. 准备工作
在几�U�主��操作系�l�，Linux(如Ubuntu和Fedora)�Q�Windows(7�?)�Q�MacOS(Lion和Moutain Lion)�Q�中都可以构建OpenJDK�Q�具体的�l�节可以参见官方的一��文�?/a>�?br />    本文选择使用Ubuntu 14.04。坦白地��_��选择使用Ubuntu�Q�实是因为在Linux环境中构建OpenJDK非常��单。若在Windows中进行构建，则需要安装Visual Studio C++�~�译器。MacOS�Q�嗯�Q�我没有MBP。可能更多�h�q�x��是��用Windows�Q�但安装一个Linux也不�ȝ��。先安装免费的VM工具 VirtaulBox�Q�再��M��载Ubuntu�?a >ISO文�g�Q�然后��用VirtualBox��d��装Ubuntu。VirtualBox��单易用，�|�上的相兌��料也非常的多�?br />    OpenJDK的源文�g版本库基�?a >Mercurial(hg)�Q�它是一个与Git�怼�的分布式版本控制工具。在Ubuntu中安装Mercurial只需要执行命�?br />
$ sudo apt-get install mercurial
    OpenJDK中各��目的源代码版本库的路径均在http://hg.openjdk.java.net/之下�Q�在�q�里可以扑ֈ�6�Q?�Q?�Q?和Jigsaw的源代码。其中JDK 8的最新开发版本库路径为http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u-dev/�?br />    另外�Q�构建OpenJDK旉��要一个启动JDK�Q�本文选择构徏OpenJDK 8�Q�那么启动JDK的版本应不低�?�?br />
3. 下蝲源代�?/span>
克隆版本库，
$ hg clone http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u-dev/ jdk8-src
requesting all changes
adding changesets
adding manifests
adding file changes
added 1570 changesets with 1958 changes to 141 files
updating to branch default
85 files updated, 0 files merged, 0 files removed, 0 files unresolved
�q�入源代码目�?br />
$ cd jdk8-src/
OpenJDK的源代码版本库实际上包含多个独立的子版本库，需要执行如下脚本去分别下蝲各个子版本库的源代码�Q?br />
$ sh get_source.sh
# Repositories:  corba jaxp jaxws langtools jdk hotspot nashorn
                corba:   hg clone http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u-dev/corba corba
                 jaxp:   hg clone http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u-dev/jaxp jaxp
                corba:   requesting all changes
                 jaxp:   requesting all changes

4. 构徏
调用configure�q�行预构建，其中的参�?-with-boot-jdk用于指定启动JDK的�\径。如果启动JDK的java命��o已存在于PATH环境变量中，该参数可以忽略�?br />
$ sh configure --with-boot-jdk=/path/to/boot/jdk
该过�E�会��构建环境是否符合要求，如有问题�Q�它会给出提�C�。比如，
configure: error: Could not find X11 libraries. You might be able to fix this by running 'sudo apt-get install libX11-dev libxext-dev libxrender-dev libxtst-dev libxt-dev'.
此时�Ҏ��提示安装所需要的库即可。再重新执行上述configure命��o�Q�可能还会提�C�缺��其它的库，那么再次�Ҏ��提示�q�行安装。如此反复，只到预构建成功完成�?br />最后就是进行构建，直接执行如下命��o�Q?br />
$ make all
在此�q�程中可以会遇到一些警告，不必理会�Q�耐心�{�待...完成后，会出现如下的汇��M��息，
----- Build times -------
Start 2015-10-30 22:11:10
End   2015-10-30 22:52:54
00:01:01 corba
00:01:08 demos
00:06:49 docs
00:19:37 hotspot
00:01:47 images
00:00:35 jaxp
00:00:49 jaxws
00:08:23 jdk
00:01:09 langtools
00:00:25 nashorn
00:41:44 TOTAL
-------------------------
Finished building OpenJDK for target 'all'
在当前�\径下会生成一个build目录�Q�构建好的JDK��在那里面。新JDK的具体�\径类��g��build/linux-x86_64-normal-server-release/images/jdk。可以执行如下命令去��试�q�个JDK�Q?br />
$ build/linux-x86_64-normal-server-release/images/jdk/bin/java -version
openjdk version "1.8.0-internal"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0-internal-ubuntu_2015_10_30_22_07-b00)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.66-b00, mixed mode)

Sha Jiang 2015-10-30 23:17 发表评论