2008年12月11日
版權聲明:本文可以自由轉載,轉載時請務必以超鏈接形式標明文章原始出處和作者信息及本聲明
作者:cleverpig(作者的Blog:
http://blog.matrix.org.cn/page/cleverpig)
原文:
http://www.matrix.org.cn/resource/article/44/44048_Java+Annotation.html
關鍵字:Java,annotation,標注
摘要:
本文針對java初學者或者annotation初次使用者全面地說明了annotation的使用方法、定義方式、分類。初學者可以通過以上的說明制作
簡單的annotation程序,但是對于一些高級的annotation應用(例如使用自定義annotation生成javabean映射xml文
件)還需要進一步的研究和探討。涉及到深入annotation的內容,作者將在后文《Java Annotation高級應用》中談到。
同時,annotation運行存在兩種方式:運行時、編譯時。上文中討論的都是在運行時的annotation應用,但在編譯時的annotation應用還沒有涉及,
一、為什么使用Annotation:
在JAVA應用中,我們常遇到一些需要使用模版代碼。例如,為了編寫一個JAX-RPC web service,我們必須提供一對接口和實現作為模版代碼。如果使用annotation對遠程訪問的方法代碼進行修飾的話,這個模版就能夠使用工具自動生成。
另外,一些API需要使用與程序代碼同時維護的附屬文件。例如,JavaBeans需要一個BeanInfo
Class與一個Bean同時使用/維護,而EJB則同樣需要一個部署描述符。此時在程序中使用annotation來維護這些附屬文件的信息將十分便利
而且減少了錯誤。
二、Annotation工作方式:
在5.0版之前的Java平臺已經具有了一些ad hoc
annotation機制。比如,使用transient修飾符來標識一個成員變量在序列化子系統中應被忽略。而@deprecated這個
javadoc tag也是一個ad hoc
annotation用來說明一個方法已過時。從Java5.0版發布以來,5.0平臺提供了一個正式的annotation功能:允許開發者定義、使用
自己的annoatation類型。此功能由一個定義annotation類型的語法和一個描述annotation聲明的語法,讀取annotaion
的API,一個使用annotation修飾的class文件,一個annotation處理工具(apt)組成。
annotation并不直接影響代碼語義,但是它能夠工作的方式被看作類似程序的工具或者類庫,它會反過來對正在運行的程序語義有所影響。annotation可以從源文件、class文件或者以在運行時反射的多種方式被讀取。
當然annotation在某種程度上使javadoc tag更加完整。一般情況下,如果這個標記對java文檔產生影響或者用于生成java文檔的話,它應該作為一個javadoc tag;否則將作為一個annotation。
三、Annotation使用方法:
1。類型聲明方式:
通常,應用程序并不是必須定義annotation類型,但是定義annotation類型并非難事。Annotation類型聲明于一般的接口聲明極為類似,區別只在于它在interface關鍵字前面使用“@”符號。
annotation類型的每個方法聲明定義了一個annotation類型成員,但方法聲明不必有參數或者異常聲明;方法返回值的類型被限制在以下的范
圍:primitives、String、Class、enums、annotation和前面類型的數組;方法可以有默認值。
下面是一個簡單的annotation類型聲明:
清單1:
/**
* Describes the Request-For-Enhancement(RFE) that led
* to the presence of the annotated API element.
*/
public @interface RequestForEnhancement {
int id();
String synopsis();
String engineer() default "[unassigned]";
String date(); default "[unimplemented]";
}
代碼中只定義了一個annotation類型RequestForEnhancement。
2。修飾方法的annotation聲明方式:
annotation是一種修飾符,能夠如其它修飾符(如public、static、final)一般使用。習慣用法是annotaions用在其它的
修飾符前面。annotations由“@+annotation類型+帶有括號的成員-值列表”組成。這些成員的值必須是編譯時常量(即在運行時不
變)。
A:下面是一個使用了RequestForEnhancement annotation的方法聲明:
清單2:
@RequestForEnhancement(
id = 2868724,
synopsis = "Enable time-travel",
engineer = "Mr. Peabody",
date = "4/1/3007"
)
public static void travelThroughTime(Date destination) { ... }
B:當聲明一個沒有成員的annotation類型聲明時,可使用以下方式:
清單3:
/**
* Indicates that the specification of the annotated API element
* is preliminary and subject to change.
*/
public @interface Preliminary { }
作為上面沒有成員的annotation類型聲明的簡寫方式:
清單4:
@Preliminary public class TimeTravel { ... }
C:如果在annotations中只有唯一一個成員,則該成員應命名為value:
清單5:
/**
* Associates a copyright notice with the annotated API element.
*/
public @interface Copyright {
String value();
}
更為方便的是對于具有唯一成員且成員名為value的annotation(如上文),在其使用時可以忽略掉成員名和賦值號(=):
清單6:
@Copyright("2002 Yoyodyne Propulsion Systems")
public class OscillationOverthruster { ... }
3。一個使用實例:
結合上面所講的,我們在這里建立一個簡單的基于annotation測試框架。首先我們需要一個annotation類型來表示某個方法是一個應該被測試工具運行的測試方法。
清單7:
import java.lang.annotation.*;
/**
* Indicates that the annotated method is a test method.
* This annotation should be used only on parameterless static methods.
*/
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface Test { }
值得注意的是annotaion類型聲明是可以標注自己的,這樣的annotation被稱為“meta-annotations”。
在上面的代碼中,@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)這個meta-annotation表示了此類型的
annotation將被虛擬機保留使其能夠在運行時通過反射被讀取。而@Target(ElementType.METHOD)表示此類型的
annotation只能用于修飾方法聲明。
下面是一個簡單的程序,其中部分方法被上面的annotation所標注:
清單8:
public class Foo {
@Test public static void m1() { }
public static void m2() { }
@Test public static void m3() {
throw new RuntimeException("Boom");
}
public static void m4() { }
@Test public static void m5() { }
public static void m6() { }
@Test public static void m7() {
throw new RuntimeException("Crash");
}
public static void m8() { }
}
Here is the testing tool:
import java.lang.reflect.*;
public class RunTests {
public static void main(String[] args) throws Exception {
int passed = 0, failed = 0;
for (Method m : Class.forName(args[0]).getMethods()) {
if (m.isAnnotationPresent(Test.class)) {
try {
m.invoke(null);
passed++;
} catch (Throwable ex) {
System.out.printf("Test %s failed: %s %n", m, ex.getCause());
failed++;
}
}
}
System.out.printf("Passed: %d, Failed %d%n", passed, failed);
}
}
這個程序從命令行參數中取出類名,并且遍歷此類的所有方法,嘗試調用其中被上面的測試annotation類型標注過的方法。在此過程中為了找出哪些方法
被annotation類型標注過,需要使用反射的方式執行此查詢。如果在調用方法時拋出異常,此方法被認為已經失敗,并打印一個失敗報告。最后,打印運
行通過/失敗的方法數量。
下面文字表示了如何運行這個基于annotation的測試工具:
清單9:
$ java RunTests Foo
Test public static void Foo.m3() failed: java.lang.RuntimeException: Boom
Test public static void Foo.m7() failed: java.lang.RuntimeException: Crash
Passed: 2, Failed 2
四、Annotation分類:
根據annotation的使用方法和用途主要分為以下幾類:
1。內建Annotation——Java5.0版在java語法中經常用到的內建Annotation:
@Deprecated用于修飾已經過時的方法;
@Override用于修飾此方法覆蓋了父類的方法(而非重載);
@SuppressWarnings用于通知java編譯器禁止特定的編譯警告。
下面代碼展示了內建Annotation類型的用法:
清單10:
package com.bjinfotech.practice.annotation;
/**
* 演示如何使用java5內建的annotation
* 參考資料:
* http://java.sun.com/docs/books/tutorial/java/javaOO/annotations.html
* http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/language/annotations.html
* http://mindprod.com/jgloss/annotations.html
* @author cleverpig
*
*/
import java.util.List;
public class UsingBuiltInAnnotation {
//食物類
class Food{}
//干草類
class Hay extends Food{}
//動物類
class Animal{
Food getFood(){
return null;
}
//使用Annotation聲明Deprecated方法
@Deprecated
void deprecatedMethod(){
}
}
//馬類-繼承動物類
class Horse extends Animal{
//使用Annotation聲明覆蓋方法
@Override
Hay getFood(){
return new Hay();
}
//使用Annotation聲明禁止警告
@SuppressWarnings({"deprecation","unchecked"})
void callDeprecatedMethod(List horseGroup){
Animal an=new Animal();
an.deprecatedMethod();
horseGroup.add(an);
}
}
}
2。開發者自定義Annotation:由開發者自定義Annotation類型。
下面是一個使用annotation進行方法測試的sample:
AnnotationDefineForTestFunction類型定義如下:
清單11:
package com.bjinfotech.practice.annotation;
import java.lang.annotation.*;
/**
* 定義annotation
* @author cleverpig
*
*/
//加載在VM中,在運行時進行映射
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
//限定此annotation只能標示方法
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface AnnotationDefineForTestFunction{}
測試annotation的代碼如下:
清單12:
package com.bjinfotech.practice.annotation;
import java.lang.reflect.*;
/**
* 一個實例程序應用前面定義的Annotation:AnnotationDefineForTestFunction
* @author cleverpig
*
*/
public class UsingAnnotation {
@AnnotationDefineForTestFunction public static void method01(){}
public static void method02(){}
@AnnotationDefineForTestFunction public static void method03(){
throw new RuntimeException("method03");
}
public static void method04(){
throw new RuntimeException("method04");
}
public static void main(String[] argv) throws Exception{
int passed = 0, failed = 0;
//被檢測的類名
String className="com.bjinfotech.practice.annotation.UsingAnnotation";
//逐個檢查此類的方法,當其方法使用annotation聲明時調用此方法
for (Method m : Class.forName(className).getMethods()) {
if (m.isAnnotationPresent(AnnotationDefineForTestFunction.class)) {
try {
m.invoke(null);
passed++;
} catch (Throwable ex) {
System.out.printf("測試 %s 失敗: %s %n", m, ex.getCause());
failed++;
}
}
}
System.out.printf("測試結果: 通過: %d, 失敗: %d%n", passed, failed);
}
}
3。使用第三方開發的Annotation類型
這也是開發人員所常常用到的一種方式。比如我們在使用Hibernate3.0時就可以利用Annotation生成數據表映射配置文件,而不必使用Xdoclet。
五、總結:
1。前面的文字說明了annotation的使用方法、定義方式、分類。初學者可以通過以上的說明制作簡單的annotation程序,但是對于一些高級
的annotation應用(例如使用自定義annotation生成javabean映射xml文件)還需要進一步的研究和探討。
2。同時,annotation運行存在兩種方式:運行時、編譯時。上文中討論的都是在運行時的annotation應用,但在編譯時的
annotation應用還沒有涉及,因為編譯時的annotation要使用annotation processing tool。
涉及以上2方面的深入內容,作者將在后文《Java Annotation高級應用》中談到。
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GOOGLE不支持通配符,如“*”、“?”等,只能做精確查詢,關鍵字后面的“*”或者“?”會被忽略掉。
GOOGLE對英文字符大小寫不敏感,“GOD”和“god”搜索的結果是一樣的。
GOOGLE的關鍵字可以是詞組(中間沒有空格),也可以是句子(中間有空格),但是,用句子做關鍵字,必須加英文引號。
示例:搜索包含“long, long ago”字串的頁面。
搜索:“"long, long ago"”
結果:已向英特網搜索"long, long ago". 共約有28,300項查詢結果,這是第1-10項。搜索用時0.28秒。
注意:和搜索英文關鍵字串不同的是,GOOGLE對中文字串的處理并不十分完善。比如,搜索“"啊,我的太陽"”,我們希望結果中含有這個句子,事實并非
如此。查詢的很多結果,“啊”、“我的”、“太陽”等詞語是完全分開的,但又不是“啊 我的
太陽”這樣的與查詢。顯然,GOOGLE對中文的支持尚有欠缺之處。
GOOGLE對一些網路上出現頻率極高的詞(主要是英文單詞),如“i”、“com”,以及一些符號如“*”、“.”等,作忽略處理,如果用戶必須要求關鍵字中包含這些常用詞,就要用強制語法“+”。
示例:搜索包含“Who am I ?”的網頁。如果用“"who am i ?"”,“Who”、“I”、“?”會被省略掉,搜索將只用“am”作關鍵字,所以應該用強制搜索。
搜索:“"+who +am +i"”
結果:已向英特網搜索"+who +am +i". 共約有362,000項查詢結果,這是第1-10項。搜索用時0.30秒。
注意:英文符號(如問號,句號,逗號等)無法成為搜索關鍵字,加強制也不行。
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inurl語法返回的網頁鏈接中包含第一個關鍵字,后面的關鍵字則出現在鏈接中或者網頁文檔中。有很多網站把某一類具有相同屬性的資源名稱顯示在目錄名稱
或者網頁名稱中,比如“MP3”、“GALLARY”等,于是,就可以用INURL語法找到這些相關資源鏈接,然后,用第二個關鍵詞確定是否有某項具體資
料。INURL語法和基本搜索語法的最大區別在于,前者通常能提供非常精確的專題資料。
示例:查找MIDI曲“滄海一聲笑”。
搜索:“inurl:midi 滄海一聲笑”
結果:已搜索有關inurl:midi 滄海一聲笑的中文(簡體)網頁。共約有14項查詢結果,這是第1-10項。搜索用時0.01秒。
示例:查找微軟網站上關于windows2000的安全課題資料。
搜索:“inurl:security windows2000 site:microsoft.com”
結果:已在microsoft.com內搜索有關 inurl:security windows2000的網頁。共約有198項查詢結果,這是第1-10項。搜索用時0.37秒。
注意:“inurl:”后面不能有空格,GOOGLE也不對URL符號如“/”進行搜索。GOOGLE對“cgi-bin/phf”中的“/”當成空格處理。
1。啟動:mysqld --console
2。調試:mysql -u root
void *從本質上講是一種指針的類型,就像 (char *)、(int *)類型一樣.但是其又具有
特殊性,它可以存放其他任何類型的指針類型:例如:
char *array="I am the pointer of string";
void * temp;
//temp可以存放其他任何類型的指針(地址)
temp=array; // temp 的指針類型
cout<<array<<endl;
cout<<temp<<endl;
cout<<(char *)temp<<endl;
運行結果:
I am the pointer of string
0x0042510C (這個值就是array指針變量所存儲的值)
I am the pointer of string
2.但是不能將void*類型的值賦給其他既定的類型,除非經過顯示轉換: 例如:
int a=20;
int * pr=&a;
void *p;
pr=p //error,不能將空的類型賦給int *
pr=(int
*)p; //ok,經過轉換
begin with first request : web.xml - init
end when container is hsut down: web.xml - destroy
By default setting: each Servlet has a Threadpool to support multithreads.
Class loader priority is bootstrap >extension >application (or system)
1. bootstrap: 主要是負責裝載jre/lib下的jar文件,當然,你也可以通過-Xbootclasspath參數定義。該ClassLoader不能被Java代碼實例化,因為它是JVM本身的一部分
2. extension: 該ClassLoader是Bootstrap classLoader的子class
loader。它主要負責加載jre/lib/ext/下的所有jar文件。只要jar包放置這個位置,就會被虛擬機加載。一個常見的、類似的問題是,你
將mysql的低版本驅動不小心放置在這兒,但你的Web應用程序的lib下有一個新的jdbc驅動,但怎么都報錯,譬如不支持JDBC2.0的
DataSource,這時你就要當心你的新jdbc可能并沒有被加載。這就是ClassLoader的delegate現象。常見的有log4j、
common-log、dbcp會出現問題,因為它們很容易被人塞到這個ext目錄,或是Tomcat下的common/lib目錄。
3. application loader: 也稱為System
ClassLoaer。它負責加載CLASSPATH環境變量下的classes。缺省情況下,它是用戶創建的任何ClassLoader的父
ClassLoader,我們創建的standalone應用的main
class缺省情況下也是由它加載(通過Thread.currentThread().getContextClassLoader()查看)。
我們實際開發中,用ClassLoader更多時候是用其加載classpath下的資源,特別是配置文件,如ClassLoader.getResource(),比FileInputStream直接。
ClassLoader是一種分級(hierarchy)的代理(delegation)模型。
Delegation:其實是Parent
Delegation,當需要加載一個class時,當前線程的ClassLoader首先會將請求代理到其父classLoader,遞歸向上,如果該
class已經被父classLoader加載,那么直接拿來用,譬如典型的ArrayList,它最終由Bootstrap
ClassLoader加載。并且,每個ClassLoader只有一個父ClassLoader。
Class查找的位置和順序依次是:Cache、parent、self。
Hierarchy:
上面的delegation已經暗示了一種分級結構,同時它也說明:一個ClassLoader只能看到被它自己加載的
classes,或是看到其父(parent) ClassLoader或祖先(ancestor) ClassLoader加載的Classes。
在一個單虛擬機環境下,標識一個類有兩個因素:class的全路徑名、該類的ClassLoader。
===================Tomcat Class Loading==========================================
class A
{
void f
() { System.
out.
println("A: doing f()");
}
void g
() { System.
out.
println("A: doing g()");
}
}
class C
{
// delegation
A a =
new A
();
void f
() { a.
f();
}
void g
() { a.
g();
}
// normal attributes
X x =
new X
();
void y
() { /* do stuff */ }
}
public class Main
{
public static void main
(String[] args
) {
C c =
new C
();
c.
f();
c.
g();
}
}
代理模式
Proxy Pattern's 3 roles:
1. (abstract common)Subject:common interface
2. ProxySubject:含有the reference to the RealSubject //delegation
3. RealSubject:實現邏輯的類
類圖如下:

圖1
Java 動態代理
從JDK1.3開始,Java就引入了動態代理的概念。動態代理(Dynamic Proxy)可以幫助你減少代碼行數,真正提高代碼的可復用度。
類圖如下:

圖2 
動態代理和普通的代理模式的區別,就是動態代理中的代理類是由java.lang.reflect.Proxy類在運行期時根據接口定義,采用Java反射功能動態生成的(圖2的匿名實現類)。和java.lang.reflect.InvocationHandler結合,可以加強現有類的方法實現。如圖2,圖中的自定義Handler實現InvocationHandler接口,自定義Handler實例化時,將實現類傳入自定義Handler對象。自定義Handler需要實現invoke方法,該方法可以使用Java反射調用實現類的實現的方法,同時當然可以實現其他功能,例如在調用實現類方法前后加入Log。而Proxy類根據Handler和需要代理的接口動態生成一個接口實現類的對象。當用戶調用這個動態生成的實現類時,實際上是調用了自定義Handler的invoke方法。
下面是使用動態代理的步驟:
1. Client向Proxy請求一個具有某個功能的實例;
2. Proxy根據Subject,以自定義Handler創建一個匿名內部類,并返回給Client;
3. Client獲取該匿名內部類的引用,調用在Subject接口種定義的方法;
4. 匿名內部類將對方法的調用轉換為對自定義Handler中invoke方法的調用
5. invoke方法根據一些規則做處理,如記錄log,然后調用SubjectImpl中的方法
Examples
Here is a simple example that prints out a message before and after a method invocation on an object that implements an arbitrary list of interfaces:
public interface Foo {
Object bar(Object obj) throws BazException;
}
public class FooImpl implements Foo {
Object bar(Object obj) throws BazException {
// ...
}
}
public class DebugProxy implements java.lang.reflect.InvocationHandler {
private Object obj;
public static Object newInstance(Object obj) {
return java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance(
obj.getClass().getClassLoader(),
obj.getClass().getInterfaces(),
new DebugProxy(obj));
}
private DebugProxy(Object obj) {
this.obj = obj;
}
public Object invoke(Object proxy, Method m, Object[] args)
throws Throwable
{
Object result;
try {
System.out.println("before method " + m.getName());
result = m.invoke(obj, args);
} catch (InvocationTargetException e) {
throw e.getTargetException();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("unexpected invocation exception: " +
e.getMessage());
} finally {
System.out.println("after method " + m.getName());
}
return result;
}
}
To construct a DebugProxy
for an implementation of the Foo
interface and call one of its methods:
Foo foo = (Foo) DebugProxy.newInstance(new FooImpl());
foo.bar(null);
前言
linux有自己一套完整的啟動體系,抓住了linux啟動的脈絡,linux的啟動過程將不再神秘。
閱讀之前建議先看一下附圖。
本文中假設inittab中設置的init tree為:
/etc/rc.d/rc0.d
/etc/rc.d/rc1.d
/etc/rc.d/rc2.d
/etc/rc.d/rc3.d
/etc/rc.d/rc4.d
/etc/rc.d/rc5.d
/etc/rc.d/rc6.d
/etc/rc.d/init.d
目錄
1. 關于linux的啟動
2. 關于rc.d
3. 啟動腳本示例
4. 關于rc.local
5. 關于bash啟動腳本
6. 關于開機程序的自動啟動
1. 關于linux的啟動
init是所有進程之父
init讀取/etc/inittab,執行rc.sysinit腳本
(注意文件名是不一定的,有些unix甚至會將語句直接寫在inittab中)
rc.sysinit腳本作了很多工作:
init $PATH
config network
start swap function
set hostname
check root file system, repair if needed
check root space
....
rc.sysinit根據inittab執行rc?.d腳本
linux是多用戶系統,getty是多用戶與單用戶的分水嶺
在getty之前運行的是系統腳本
2. 關于rc.d
所有啟動腳本放置在 /etc/rc.d/init.d下
rc?.d中放置的是init.d中腳本的鏈接,命名格式是:
S{number}{name}
K{number}{name}
S開始的文件向腳本傳遞start參數
K開始的文件向腳本傳遞stop參數
number決定執行的順序
3. 啟動腳本示例
這是一個用來啟動httpd的 /etc/rc.d/init.d/apache 腳本:
代碼:
#!/bin/bash
source /etc/sysconfig/rc
source $rc_functions
case "$1" in
start)
echo "Starting Apache daemon..."
/usr/local/apache2/bin/apachectl -k start
evaluate_retval
;;
stop)
echo "Stopping Apache daemon..."
/usr/local/apache2/bin/apachectl -k stop
evaluate_retval
;;
restart)
echo "Restarting Apache daemon..."
/usr/local/apache2/bin/apachectl -k restart
evaluate_retval
;;
status)
statusproc /usr/local/apache2/bin/httpd
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"
exit 1
;;
esac
可以看出他接受start,stop,restart,status參數
然后可以這樣建立rc?.d的鏈接:
代碼:
cd /etc/rc.d/init.d &&
ln -sf ../init.d/apache ../rc0.d/K28apache &&
ln -sf ../init.d/apache ../rc1.d/K28apache &&
ln -sf ../init.d/apache ../rc2.d/K28apache &&
ln -sf ../init.d/apache ../rc3.d/S32apache &&
ln -sf ../init.d/apache ../rc4.d/S32apache &&
ln -sf ../init.d/apache ../rc5.d/S32apache &&
ln -sf ../init.d/apache ../rc6.d/K28apache
4. 關于rc.local
經常使用的 rc.local 則完全是習慣問題,不是標準。
各個發行版有不同的實現方法,可以這樣實現:
代碼:
touch /etc/rc.d/rc.local
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
ln -sf /etc/rc.d/rc.local /etc/rc.d/rc1.d/S999rc.local &&
ln -sf /etc/rc.d/rc.local /etc/rc.d/rc2.d/S999rc.local &&
ln -sf /etc/rc.d/rc.local /etc/rc.d/rc3.d/S999rc.local &&
ln -sf /etc/rc.d/rc.local /etc/rc.d/rc4.d/S999rc.local &&
ln -sf /etc/rc.d/rc.local /etc/rc.d/rc5.d/S999rc.local &&
ln -sf /etc/rc.d/rc.local /etc/rc.d/rc6.d/S999rc.local
5. 關于bash啟動腳本
/etc/profile
/etc/bashrc
~/.bash_profile
~/.bashrc
是bash的啟動腳本
一般用來設置單用戶的啟動環境,也可以實現開機單用戶的程序,但要明確他們都是屬于bash范疇而不是系統范疇。
他們的具體作用介紹如下:
/bin/bash這個命令解釋程序(后面簡稱shell)使用了一系列啟動文件來建立一個運行環境:
/etc/profile
/etc/bashrc
~/.bash_profile
~/.bashrc
~/.bash_logout
每一個文件都有特殊的功用并對登陸和交互環境有不同的影響。
/etc/profile 和 ~/.bash_profile 是在啟動一個交互登陸shell的時候被調用。
/etc/bashrc 和 ~/.bashrc 是在一個交互的非登陸shell啟動的時候被調用。
~/.bash_logout 在用戶注銷登陸的時候被讀取
一個交互的登陸shell會在 /bin/login 成功登陸之后運行。一個交互的非登陸shell是通過命令行來運行的,如
[prompt]$/bin/bash。一般一個非交互的shell出現在運行shell腳本的時候。之所以叫非交互的shell,是因為它不在命令行上
等待輸入而只是執行腳本程序。
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本文以RedHat9.0和i386平臺為例,剖析了從用戶打開電源直到屏幕出現命令行提示符的整個Linux啟動過程。并且介紹了啟動中涉及到的各種文件。
閱讀Linux源代碼,無疑是深入學習Linux的最好方法。在本文對Linux啟動過程的介紹中,我們也嘗試從源代碼的視角來更深入的剖析Linux的啟動過程,所以其中也簡單涉及到部分相關的Linux源代碼,Linux啟動這部分的源碼主要使用的是C語言,也涉及到了少量的匯編。而啟動過程中也執行了大量的shell(主要是bash shell)所寫腳本。為了方便讀者閱讀,筆者將整個Linux啟動過程分成以下幾個部分逐一介紹,大家可以參考下圖:
當用戶打開PC的電源,BIOS開機自檢,按BIOS中設置的啟動設備(通常是硬盤)啟動,接著啟動設備上安裝的引導程序lilo
或grub開始引導Linux,Linux首先進行內核的引導,接下來執行init程序,init程序調用了rc.sysinit和rc等程
序,rc.sysinit和rc當完成系統初始化和運行服務的任務后,返回init;init啟動了mingetty后,打開了終端供用戶登錄系統,用戶
登錄成功后進入了Shell,這樣就完成了從開機到登錄的整個啟動過程。

下面就將逐一介紹其中幾個關鍵的部分:
第一部分:內核的引導(核內引導)
Red Hat9.0可以使用lilo或grub等引導程序開
始引導Linux系統,當引導程序成功完成引導任務后,Linux從它們手中接管了CPU的控制權,然后CPU就開始執行Linux的核心映象代碼,開始
了Linux啟動過程。這里使用了幾個匯編程序來引導Linux,這一步泛及到Linux源代碼樹中的“arch/i386/boot”下的這幾個文
件:bootsect.S、setup.S、video.S等。
其中bootsect.S是生成引導扇區的匯編源碼,它完成加載動作后直接跳轉到setup.S的程序入口。setup.S的主要功能就是將系
統參數(包括內存、磁盤等,由BIOS返回)拷貝到特別內存中,以便以后這些參數被保護模式下的代碼來讀取。此外,setup.S還將video.S中的
代碼包含進來,檢測和設置顯示器和顯示模式。最后,setup.S將系統轉換到保護模式,并跳轉到 0x100000。
那么0x100000這個內存地址中存放的是什么代碼?而這些代碼又是從何而來的呢?
0x100000這個內存地址存放的是解壓后的內核,因為Red Hat提供的內核包含了眾多驅動和
功能而顯得比較大,所以在內核編譯中使用了“makebzImage”方式,從而生成壓縮過的內核,在RedHat中內核常常被命名為vmlinuz,在
Linux的最初引導過程中,是通過"arch/i386/boot/compressed/"中的head.S利用misc.c中定義的
decompress_kernel()函數,將內核vmlinuz解壓到0x100000的。
當CPU跳到0x100000時,將執行"arch/i386/kernel/head.S"中的startup_32,它也是vmlinux
的入口,然后就跳轉到start_kernel()中去了。start_kernel()是"init/main.c"中的定義的函
數,start_kernel()中調用了一系列初始化函數,以完成kernel本身的設置。start_kernel()函數中,做了大量的工作來建立
基本的Linux核心環境。如果順利執行完start_kernel(),則基本的Linux核心環境已經建立起來了。
在start_kernel()的最后,通過調用init()函數,系統創建第一個核心線程,啟動了init過程。而核心線程init()主要
是來進行一些外設初始化的工作的,包括調用do_basic_setup()完成外設及其驅動程序的加載和初始化。并完成文件系統初始化和root文件系
統的安裝。
當do_basic_setup()函數返回init(),init()又打開了/dev/console設備,重定向三個標準的輸入輸出文件
stdin、stdout和stderr到控制臺,最后,搜索文件系統中的init程序(或者由init=命令行參數指定的程序),并使用
execve()系統調用加載執行init程序。到此init()函數結束,內核的引導部分也到此結束了,
第二部分:運行init
init的進程號是1,從這一點就能看出,init進程是系統所有進程的起點,Linux在完成核內引導以后,就開始運行init程序,。init程序需要讀取配置文件/etc/inittab。inittab是一個不可執行的文本文件,它有若干行指令所組成。在Redhat系統中,inittab的內容如下所示(以“###"開始的中注釋為筆者增加的):
#
# inittab This file describes how the INIT process should set up
# the system in a certain run-level.
#
# Author: Miquel van Smoorenburg, <miquels@drinkel.nl.mugnet.org>
# Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes
#
# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:
# 0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
# 1 - Single user mode
# 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not havenetworking)
# 3 - Full multiuser mode
# 4 - unused
# 5 - X11
# 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
#
###表示當前缺省運行級別為5(initdefault);
id:5:initdefault:
###啟動時自動執行/etc/rc.d/rc.sysinit腳本(sysinit)
# System initialization.
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
###當運行級別為5時,以5為參數運行/etc/rc.d/rc腳本,init將等待其返回(wait)
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
###在啟動過程中允許按CTRL-ALT-DELETE重啟系統
# Trap CTRL-ALT-DELETE
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
# When our UPS tells us power has failed, assume we have a few minutes
# of power left. Schedule a shutdown for 2 minutes from now.
# This does, of course, assume you have powerd installed and your
# UPS connected and working correctly.
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down"
# If power was restored before the shutdown kicked in, cancel it.
pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled"
###在2、3、4、5級別上以ttyX為參數執行/sbin/mingetty程序,打開ttyX終端用于用戶登錄,
###如果進程退出則再次運行mingetty程序(respawn)
# Run gettys in standard runlevels
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6
###在5級別上運行xdm程序,提供xdm圖形方式登錄界面,并在退出時重新執行(respawn)
# Run xdm in runlevel 5
x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon
以上面的inittab文件為例,來說明一下inittab的格式。其中以#開始的行是注釋行,除了注釋行之外,每一行都有以下格式:
id:runlevel:action:process
對上面各項的詳細解釋如下:
1. id
id是指入口標識符,它是一個字符串,對于getty或mingetty等其他login程序項,要求id與tty的編號相同,否則getty程序將不能正常工作。
2. runlevel
runlevel是init所處于的運行級別的標識,一般使用0-6以及S或s。0、1、6運行級別被系統保留:其中0作為shutdown動
作,1作為重啟至單用戶模式,6為重啟;S和s意義相同,表示單用戶模式,且無需inittab文件,因此也不在inittab中出現,實際上,進入單用
戶模式時,init直接在控制臺(/dev/console)上運行/sbin/sulogin。在一般的系統實現中,都使用了2、3、4、5幾個級別,
在Redhat系統中,2表示無NFS支持的多用戶模式,3表示完全多用戶模式(也是最常用的級別),4保留給用戶自定義,5表示XDM圖形登錄方式。
7-9級別也是可以使用的,傳統的Unix系統沒有定義這幾個級別。runlevel可以是并列的多個值,以匹配多個運行級別,對大多數action來
說,僅當runlevel與當前運行級別匹配成功才會執行。
3. action
action是描述其后的process的運行方式的。action可取的值包括:initdefault、sysinit、boot、bootwait等:
initdefault是一個特殊的action值,用于標識缺省的啟動級別;當init由核心激活以后,它將讀取inittab中的
initdefault項,取得其中的runlevel,并作為當前的運行級別。如果沒有inittab文件,或者其中沒有initdefault
項,init將在控制臺上請求輸入runlevel。
sysinit、boot、bootwait等action將在系統啟動時無條件運行,而忽略其中的runlevel。
其余的action(不含initdefault)都與某個runlevel相關。各個action的定義在inittab的man手冊中有詳細的描述。
4. process
process為具體的執行程序。程序后面可以帶參數。
第三部分:系統初始化
在init的配置文件中有這么一行:
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
它調用執行了/etc/rc.d/rc.sysinit,而rc.sysinit是一個bash shell的腳本,它主要是完成一些系統初始化的工作,rc.sysinit是每一個運行級別都要首先運行的重要腳本。它主要完成的工作有:激活交換分區,檢查磁盤,加載硬件模塊以及其它一些需要優先執行任務。
rc.sysinit約有850多行,但是每個單一的功能還是比較簡單,而且帶有注釋,建議有興趣的用戶可以自行閱讀自己機器上的該文件,以了解系統初始化所詳細情況。由于此文件較長,所以不在本文中列出來,也不做具體的介紹。
當rc.sysinit程序執行完畢后,將返回init繼續下一步。
第四部分:啟動對應運行級別的守護進程
在rc.sysinit執行后,將返回init繼續其它的動作,通常接下來會執行到/etc/rc.d/rc程序。以運行級別3為例,init將執行配置文件inittab中的以下這行:
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
這一行表示以5為參數運行/etc/rc.d/rc,/etc/rc.d/rc是一個Shell腳本,它接受5作為參數,去執行/etc
/rc.d/rc5.d/目錄下的所有的rc啟動腳本,/etc/rc.d/rc5.d/目錄中的這些啟動腳本實際上都是一些鏈接文件,而不是真正的rc
啟動腳本,真正的rc啟動腳本實際上都是放在/etc/rc.d/init.d/目錄下。而這些rc啟動腳本有著類似的用法,它們一般能接受start、
stop、restart、status等參數。
/etc/rc.d/rc5.d/中的rc啟動腳本通常是K或S開頭的鏈接文件,對于以以S開頭的啟動腳本,將以start參數來運行。而如果
發現存在相應的腳本也存在K打頭的鏈接,而且已經處于運行態了(以/var/lock/subsys/下的文件作為標志),則將首先以stop為參數停止
這些已經啟動了的守護進程,然后再重新運行。這樣做是為了保證是當init改變運行級別時,所有相關的守護進程都將重啟。
至于在每個運行級中將運行哪些守護進程,用戶可以通過chkconfig或setup中的"System Services"來自行設定。常見的守護進程有:
amd:自動安裝NFS守護進程
apmd:高級電源管理守護進程
arpwatch:記錄日志并構建一個在LAN接口上看到的以太網地址和IP地址對數據庫
autofs:自動安裝管理進程automount,與NFS相關,依賴于NIS
crond:Linux下的計劃任務的守護進程
named:DNS服務器
netfs:安裝NFS、Samba和NetWare網絡文件系統
network:激活已配置網絡接口的腳本程序
nfs:打開NFS服務
portmap:RPC portmap管理器,它管理基于RPC服務的連接
sendmail:郵件服務器sendmail
smb:Samba文件共享/打印服務
syslog:一個讓系統引導時起動syslog和klogd系統日志守候進程的腳本
xfs:X Window字型服務器,為本地和遠程X服務器提供字型集
Xinetd:支持多種網絡服務的核心守護進程,可以管理wuftp、sshd、telnet等服務
這些守護進程也啟動完成了,rc程序也就執行完了,然后又將返回init繼續下一步。
第五部分:建立終端
rc執行完畢后,返回init。這時基本系統環境已經設置好了,各種守護進程也已經啟動了。init接下來會打開6個終端,以便用戶登錄系統。通過按Alt+Fn(n對應1-6)可以在這6個終端中切換。在inittab中的以下6行就是定義了6個終端:
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6
從上面可以看出在2、3、4、5的運行級別中都將以respawn方式運行mingetty程序,mingetty程序能打開終端、設置模式。同時它會顯示一個文本登錄界面,這個界面就是我們經常看到的登錄界面,在這個登錄界面中會提示用戶輸入用戶名,而用戶輸入的用戶將作為參數傳給login程序來驗證用戶的身份。
第六部分:登錄系統,啟動完成
對于運行級別為5的圖形方式用戶來說,他們的登錄是通過一個圖形化的登錄界面。登錄成功后可以直接進入KDE、Gnome等窗口管理器。而本文主要講的還是文本方式登錄的情況:
當我們看到mingetty的登錄界面時,我們就可以輸入用戶名和密碼來登錄系統了。
Linux的賬號驗證程序是
login,login會接收mingetty傳來的用戶名作為用戶名參數。然后login會對用戶名進行分析:如果用戶名不是root,且存在/etc
/nologin文件,login將輸出nologin文件的內容,然后退出。這通常用來系統維護時防止非root用戶登錄。只有/etc
/securetty中登記了的終端才允許root用戶登錄,如果不存在這個文件,則root可以在任何終端上登錄。/etc/usertty文件用于對
用戶作出附加訪問限制,如果不存在這個文件,則沒有其他限制。
在分析完用戶名后,login將搜索/etc/passwd以及/etc/shadow來驗證密碼以及設置賬戶的其它信息,比如:主目錄是什么、使用何種shell。如果沒有指定主目錄,將默認為根目錄;如果沒有指定shell,將默認為/bin/bash。
login程序成功后,會向對應的終端在輸出最近一次登錄的信息(在/var/log/lastlog中有記錄),并檢查用戶是否有新郵件(在
/usr/spool/mail/的對應用戶名目錄下)。然后開始設置各種環境變量:對于bash來說,系統首先尋找/etc/profile腳本文件,
并執行它;然后如果用戶的主目錄中存在.bash_profile文件,就執行它,在這些文件中又可能調用了其它配置文件,所有的配置文件執行后后,各種
環境變量也設好了,這時會出現大家熟悉的命令行提示符,到此整個啟動過程就結束了。
希望通過上面對Linux啟動過程的剖析能幫助那些想深入學習Linux用戶建立一個相關Linux啟動過程的清晰概念,進而可以進一步研究Linux接下來是如何工作的。
===============Tomcat setting -- enable JPDA debugging================================
>cd %CATALINA_HOME%\bin
>SET CATALINA_OPTS=-server -Xdebug -Xnoagent -Djava.compiler=NONE -Xrunjdwp:transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=5888
>catalina start
================Eclipse Setting===================================================
Debug Configuration->Remote Java Application->new
--Connect--
Name: Debug Tomcat
Project: jpetstore (which project is copied to the tomcat)
Host: localhost
Port: 5888
--Source--
all libs and src (此時可以看到程序會停在本機設的斷點上,要提醒的是我們程序實際是跑在服務器上的,卻能使用本機的斷點,挺奇妙的!
)