第11篇-認識Stub與StubQueue

在第10篇-初始化模板表我們介紹過TemplateInterpreter::initialize()函式，在這個函式中會呼叫TemplateTable::initialize()函式初始化模板表，隨後會使用new關鍵字初始化定義在AbstractInterpreter類中的_code靜態屬性，如下：

static StubQueue* _code;

由於TemplateInterpreter繼承自AbstractInterpreter，所以在TemplateInterpreter中初始化的_code屬性其實就是AbstractInterpreter類中定義的_code屬性。

在initialize()函式中初始化_code變數的程式碼如下：

// InterpreterCodeSize是在平臺相關

// 的templateInterpreter_x86.hpp中

// 定義的，64位下是256 * 1024

int code_size = InterpreterCodeSize;

_code = new StubQueue(

                new InterpreterCodeletInterface,

                code_size,

                NULL,

                "Interpreter");

StubQueue是用來儲存生成的原生代碼的Stub佇列，佇列每一個元素對應一個InterpreterCodelet物件，InterpreterCodelet物件繼承自抽象基類Stub，包含了位元組碼對應的原生代碼以及一些除錯和輸出資訊。下面我們介紹一下StubQueue類及相關類Stub、InterpreterCodelet類和CodeletMark類。

1、InterpreterCodelet與Stub類

Stub類的定義如下：

class Stub VALUE_OBJ_CLASS_SPEC { ... };

InterpreterCodelet類繼承自Stub類，具體的定義如下：

class InterpreterCodelet: public Stub {

 private:

  int                _size;         // the size in bytes

  const char*        _description;  // a description of the codelet, for debugging & printing

  Bytecodes::Code    _bytecode;     // associated bytecode if any

 public:

  // Code info

  address code_begin() const  {

     return (address)this + round_to(sizeof(InterpreterCodelet), CodeEntryAlignment);

  }

  address code_end() const {

     return (address)this + size();

  }

  int size() const {

     return _size;

  }

  // ...

  int code_size() const {

     return code_end() - code_begin();

  }

  // ...

};

InterpreterCodelet例項儲存在StubQueue中，每個InterpreterCodelet例項都代表一段機器指令（包含了位元組碼對應的機器指令片段以及一些除錯和輸出資訊），如每個位元組碼都有一個InterpreterCodelet例項，所以在解釋執行時，如果要執行某個位元組碼，則執行的就是由InterpreterCodelet例項代表的機器指令片段。

類中定義了3個屬性及一些函式，其記憶體佈局如下圖所示。

在對齊至CodeEntryAlignment後，緊接著InterpreterCodelet的就是生成的目的碼。

2、StubQueue類

StubQueue是用來儲存生成的本地機器指令片段的Stub佇列，佇列每一個元素都是一個InterpreterCodelet例項。

StubQueue類的定義如下：

class StubQueue: public CHeapObj<mtCode> {

 private:

  StubInterface* _stub_interface;     // the interface prototype

  address        _stub_buffer;        // where all stubs are stored

  int            _buffer_size;       // the buffer size in bytes

  int            _buffer_limit;      // the (byte) index of the actual buffer limit (_buffer_limit <= _buffer_size)

  int            _queue_begin;       // the (byte) index of the first queue entry (word-aligned)

  int            _queue_end;         // the (byte) index of the first entry after the queue (word-aligned)

  int            _number_of_stubs;   // the number of buffered stubs

  bool is_contiguous() const {

	  return _queue_begin <= _queue_end;

  }

  int index_of(Stub* s) const {

	  int i = (address)s - _stub_buffer;

	  return i;

  }

  Stub* stub_at(int i) const {

	  return (Stub*)(_stub_buffer + i);

  }

  Stub* current_stub() const {

	  return stub_at(_queue_end);

  }

  // ...

}

這個類的建構函式如下：

StubQueue::StubQueue(

 StubInterface* stub_interface,  // InterpreterCodeletInterface物件

 int            buffer_size,     // 256*1024

 Mutex*         lock,

 const char*    name) : _mutex(lock)

{

  intptr_t     size = round_to(buffer_size, 2*BytesPerWord); // BytesPerWord的值為8

  BufferBlob*  blob = BufferBlob::create(name, size); // 在StubQueue中建立BufferBlob物件

  _stub_interface  = stub_interface;

  _buffer_size     = blob->content_size();

  _buffer_limit    = blob->content_size();

  _stub_buffer     = blob->content_begin();

  _queue_begin     = 0;

  _queue_end       = 0;

  _number_of_stubs = 0;

}

stub_interface用來儲存一個InterpreterCodeletInterface型別的例項，InterpreterCodeletInterface類中定義了操作Stub的函式，避免了在Stub中定義虛擬函式。每個StubQueue都有一個InterpreterCodeletInterface，可以通過這個來操作StubQueue中儲存的每個Stub例項。

呼叫BufferBlob::create()函式為StubQueue分配記憶體，這裡我們需要記住StubQueue用的記憶體是通過BufferBlob分配出來的，也就是BufferBlob其本質可能是一個StubQueue。下面就來詳細介紹下create()函式。

BufferBlob* BufferBlob::create(const char* name, int buffer_size) {

  // ...

  BufferBlob*    blob = NULL;

  unsigned int   size = sizeof(BufferBlob);

  // align the size to CodeEntryAlignment

  size = align_code_offset(size);

  size += round_to(buffer_size, oopSize); // oopSize是一個指標的寬度，在64位上就是8

  {

     MutexLockerEx mu(CodeCache_lock, Mutex::_no_safepoint_check_flag);

     blob = new (size) BufferBlob(name, size);

  }

  return blob;

}

通過new關鍵字為BufferBlob分配記憶體，new過載運算子如下：

void* BufferBlob::operator new(size_t s, unsigned size, bool is_critical) throw() {

  void* p = CodeCache::allocate(size, is_critical);

  return p;

}

從codeCache中分配記憶體，CodeCache使用的是本地記憶體，有自己的記憶體管理辦法，在後面將會詳細介紹。

StubQueue的佈局結構如下圖所示。

佇列中的InterpreterCodelet表示一個小例程，比如iconst_1對應的機器碼，invokedynamic對應的機器碼，異常處理對應的程式碼，方法入口點對應的程式碼，這些程式碼都是一個個InterpreterCodelet。整個直譯器都是由這些小塊程式碼例程組成的，每個小塊例程完成直譯器的部分功能，以此實現整個直譯器。

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