基于Win10新特性WSL+VSCode调试Hotspot虚拟机

万力王 2020-07-17

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Microsoft这几年在不断拥抱开源，拥抱开发者社区。除了收购github外，它在Win10中加入了新特性WSL(Windows Sub-System for Linux)，这使得开发者真正有机会在享受Windows PC的便利同时，又能有机会有一套真正意义上（在此之前的选择主要是Cygwin）基于Linux内核的开发系统环境。

同时，同时我觉得Visual Studio Code（VSCode）也是最近几年微软颠覆自我的一个IDE工具，它能以轻量级、插件化的形式可以适配到任何语言的开发。做过.NET开发的同学都知道几代Visual Studio工具都是非常重的IDE，安装更新都要几个小时，虽然功能齐全，但也仅仅局限在微软自己的生态中。而Visual Studio Code的出现也体现出微软意识到固步自封的局限性。我个人觉得，目前VSCode在Java、Python等语言的开发上还比不上Jetbrains的IDE，但未来可期。

为此，我花了几个周末时间，尝试基于WSL+VSCode来调试一把hotspot虚拟机，整理出来分享给大家。

一、准备工作

Win10：请将Win10专业版/企业版更新到最新版本，否则安装WSL特性可能会卡住。
WSL: Powershell中直接输入：
dism.exe online enable-feature featurename:Microsoft-Windows-Subsystem-Linux all norestart
具体参考如下地址：
https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/wsl/install-win10
Ubuntu: 在Microsoft Store里搜索Ubuntu，点击安装。（按照自己习惯的Linux系统下载就行，我这用的Ubuntu）然后就可以把Ubuntu当作一个普通的应用打开了，如下图。
VSCode：下载Visual Studio Code:
https://code.visualstudio.com/
openjdk：下载openjdk8源码，jdk8调试起来比较麻烦，因为需要jdk7作为boot-jdk，而jdk7已经archive了，无法直接通过linux的包管理来安装，所以需要自己手动下载。
jdk8源码:
http://openjdk.java.net/projects/jdk8/
https://download.java.net/openjdk/jdk8u41/ri/openjdk-8u41-src-b04-14_jan_2020.zip
jdk7：
https://www.oracle.com/java/technologies/javase/javase7-archive-downloads.html

二、WSL内开发环境安装

打开Ubuntu后，我们先建议一个空目录，然后把jdk相关文件复制到这里(/mnt/d就是windows的d盘)：

mkdir openjdk
cp /mnt/d/Graviton/Downloads/jdk-7u80-linux-x64.tar.gz openjdk/
cp /mnt/d/Graviton/Downloads/jdk-8u41-src-b04-14_jan_2020.zip openjdk/

用apt包管理命令直接下载所有相关的必要工具：

sudo apt install build-essential zip unzip libxext-dev libx11-dev libxrender-dev libxtst-dev libxt-dev libcups2-dev libfreetype6-dev libasound2-dev gdb

解压刚才复制的两个文件：

cd openjdk
tar -zxvf jdk-7u80-linux-x64.tar.gz
unzip jdk-8u41-src-b04-14_jan_2020.zip

我们要把环境变量PATH加上刚才jdk7的位置：

vim ~/.profile

在末尾加上，然后wq!保存：

PATH="/home/graviton/openjdk/jdk1.7.0_80/bin:$PATH"

最后确认下java版本

java -version

可以看到：

到这里，我们大概完成了20%，接下来，为了能够让jdk8正确编译，我们需要把gcc降级到4.4版本，因为刚才默认安装的build-essential中默认安装的是最新版本的gcc，在新版本的gcc中，加强了对语法的检验标准，导致jdk8源码里大量编译报错。

gcc4.4的版本太老了，需要加点包源：

vim etc/apt/sources.list

在最后加上这两行：

deb http://dk.archive.ubuntu.com/ubuntu/ trusty main universe
deb http://dk.archive.ubuntu.com/ubuntu/ trusty-updates main universe

wq!保存后，就可以安装gcc-4.4

sudo apt-get install gcc-4.4
sudo apt-get install g++-4.4

成功安装好后，把4.4调成默认版本，最后的100表示优先级，数字越高优先级越高，默认是60：

sudo update-alternatives --install usr/bin/gcc gcc usr/bin/gcc-4.4 100
sudo update-alternatives --install /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-4.4 100

刚才我们有注意到，我们安装的Linux内核版本是4.4的，jdk8的hotspot的编译文件里只有支持到3以下的版本。因此我们需要改动点文件，让系统支持4以上的版本。

找到./hotspot/make/linux/Makefile文件，在里面搜索SUPPORTED_OS_VERSION，在最后加上“4%”

# We do not want people accidentally building on old systems (e.g. Linux 2.2.x,
# Solaris 2.5.1, 2.6).
# Disable this check by setting DISABLE_HOTSPOT_OS_VERSION_CHECK=ok.


SUPPORTED_OS_VERSION = 2.4% 2.5% 2.6% 3% 4%
OS_VERSION := $(shell uname -r)
EMPTY_IF_NOT_SUPPORTED = $(filter $(SUPPORTED_OS_VERSION),$(OS_VERSION))

接下来，我们就可以开始正式编译jdk8了。

cd openjdk
chmod +x ./configure
./configure --with-debug-level=slowdebug --with-freetype-include=/usr/include/freetype2 --with-freetype-lib=/usr/lib/x86_64-linux-gnu

运行成功后可以看到这样的提示：

接下来我们可以正式编译了：

make all

如果严格按照上面的步骤来安装的话，我们最终会看到这么一个report：

最后，我们可以验证下debug版的java是否成功：

cd build/linux-x86_64-normal-server-slowdebug/jdk/bin
./java -version

三、VSCode的安装和配置

到此，我们完成了50%，我们下面转到VSCode上。

在VSCode的左边最后一个模块，搜索安装"Remote - WSL"插件，然后就能看到如下图的倒数第二个按钮。

（除此之外，我们还可以安装上其他需要的插件，比如C/C++ ，再按提示，点击“Install in WSL: Ubuntu"。）

点进去后，按照提示，我们可以建立wsl和VSCode的连接，如下图：

然后点击左侧第一个按钮，我们就能看到刚才我们解压和编译后的文件夹：

四、开始调试

至此我们准备工作都已经做完，我们可以开始尝试加断点，调试jdk和hotspot。

我们先随便写一段简单的java代码，比如：

# MainClass.java
public class MainClass {
    public static void main(String[] args) {
        String a = System.getenv().get("JAVA_HOME");
        System.out.println(a);
    }
}

接着我们需要用javac把它编译成class文件，我们也可以直接用构建个maven项目，然后使用mvn clean compile来编译，然后记下target目录，后面需要用到。

接下来，我们回到VSCode，在菜单栏里点击Run->Add Configuration，在./.vscode文件夹下会生成一个launch.json文件，我们按下面，稍作修改:

// .vscode/launch.json
{
    // Use IntelliSense to learn about possible attributes.
    // Hover to view descriptions of existing attributes.
    // For more information, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "(gdb) Launch",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/build/linux-x86_64-normal-server-slowdebug/jdk/bin/java",
            "args": ["-cp", "/mnt/d/codes/test/target/classes/", "MainClass"],
            "stopAtEntry": true,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [
                {"name": "JAVA_HOME", "value":"${workspaceFolder}/build/linux-x86_64-normal-server-slowdebug/jdk/bin"}
                ,{"name": "LD_LIBRARY_PATH","value": "${workspaceFolder}/build/linux-x86_64-normal-server-slowdebug/jdk/lib/amd64"}],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            "miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "Enable pretty-printing for gdb",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ]
        }
    ]
}

说明下这个配置文件里几个关键字段的意义：

type：使用dbg来做调试工具
program：执行程序的路径，这里就是我们编译好的java
args：传给program的参数，结合命令行，就是java的启动命令。结合上面的例子，实际就是在Terminal里输入下面这段：
java -cp /mnt/d/codes/test/target/classes/ MainClass
environment: 添加环境变量
miDebuggerPath: 指定调试工具gdb在wsl里的绝对路径

然后我们就可以点击左侧第四个按钮，然后点击上面绿色的启动按钮""

我们可以看到断点停在Java的main函数入口：

（jdk/src/share/bin/main.c）

我们接下来，找到hotspot/src/share/vm/prims/jni.cpp文件，搜索JNI_CreateJavaVM方法，这个hotspot虚拟机创建的入口方法，在它下面加个断点，继续支持，你会发现并不能命中这个断点，这是因为还缺少一个hotspot的debuginfo。

我们继续回到wsl，执行下面的命令：

unzip ./build/linux-x86_64-normal-server-slowdebug/jdk/lib/amd64/server/libjvm.diz

我们再回来VSCode调试，我们就可以正常命中hotspot的入口方法了。

最后执行完成后，在TERMINAL里可以看到我们Java代码打印出来的环境变量JAVA_HOME。

至此，我们可以欢快地开启在Windows上探索Java核心实现代码的旅程了。

（PS：我用Cygwin也成功跑完了整个流程，只是需要改了很多源文件，不够纯粹，不太适合当开发环境来用。）

数据库

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