用Go编写JVM之搜索class文件

源于只因遇见Go,被Go的魅力所折服,慢慢将发生下面的故事

Java类加载机制

Java类加载器的作用,将class文件加载到内存。从Java开发人员的角度来说,类加载器可分为三种:

• 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader):加载<JAVA_HOME>/jre/lib下的jar
• 扩展类加载器(Extension ClassLoader):加载<JAVA_HOME>/jre/lib/ext/下的jar
• 应用程序类加载器(Application ClassLoader):加载用户自己编写的class

大多数的加载器使用双亲委派模型,双亲委派模型的工作过程是: 如果一个类加载器收到了类加载器的请求,它首先不会自己去尝试加载这类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中,只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,子加载器才会尝试自己去加载。

实现思路

• 设置命令行参数,指定路径
• 实现类路径:启动类加载器,扩展类加载器,应用程序类加载器
• 将类路径抽象出来,这三个作为其子类

编码过程

编码过程从三方面介绍,首先是工程目录,让读者可以清晰看见。其次是运行效果,读者可根据实现的搜索class文件的效果如何,选择是否继续往下观看。源码请移步传送门

• 工程目录
• 运行效果
• 代码实现

工程目录

• gopath:代码存放区(workspace)
• gopath/src:存放源码的区域
• jvmgo:项目名
• ch02:子文件
• ch02/classpath/:这次主要编写的代码

运行效果

在ch02/下编译: go build -o readClass 后所在当前目录下便生成可执行文件readClass

验证通过启动类或扩展类加载器加载java.lang.Object,-Xjre是预定义的命令行参数,"/home/sprint/java/utils/jdk1.8.0_91/jre"指定jre路径,效果图如下:

验证通过应用程序类加载器加载ch02/Testclass(自己编写的类),如果不指定路径,默认当前路径。-cp是预定义的命令行参数,""代表当前目录,效果图如下:

代码实现

• 在terminal.go中预定义Xjre命令行参数

//定义Termial结构体
type Terminal struct {
 //...省略字段,
 XjreOption string // 添加XjreOption字段
}
func parseTerminal() *Terminal {
 terminal := &Terminal{}
 //省略部分代码...
 flag.StringVar(&terminal.XjreOption, "Xjre", "", "path to jre")
 flag.Parse()
 //省略部分代码...
 return terminal
}

• 编写类路径及其子类
  总类路径包含:启动类加载器路径,扩展类加载器路径,应用程序类加载器路径。在ch02/classpath/下编写classpath.go,定义类路径如下:

  type Classpath struct {
   //启动类加载器
   bootClasspath Entry
   //扩展类加载器
   extClasspath Entry
   //应用程序加载器
   userClasspath Entry
  }

  每种类加载器都有相同的方法,这时定义一个接口开表示类路径项。在ch02/classpath/下编写entry.go文件定义Entry接口:

  type Entry interface {
   //负责寻找和加载class
   readClass(className string) ([]byte, Entry, error) //Go函数或方法运行返回多个值
   //类似toString()
   String() string
  }

  DirEntry代表:应用程序类加载器,用于加载文件目录中的class。ZipEntry代表:应用启动类和扩展类加载器,用于加载jar/zip文件。CompositeEntry和WildcardEntry代表:Entry的集合。在ch02/classpath下创建entry_dir.go, entry_zip.go,entry_composite.go,entry_wildcard.go文件实现Entry接口。Go的实现接口的方式与Java有所不同,想体验的话,动手实现下,体验下Go的魅力吧!由于考虑篇幅,所以接口具体实现不贴代码了,具体源码请移步传送门

• 测试执行
  编写完上述代码后,更改ch02/main.go中的startJVM()函数来进行测试。

func startJVM(terminal *Terminal) {
 cp := classpath.Parse(terminal.XjreOption, terminal.cpOption)
 fmt.Printf("classpath:%v class:%v args:%v\n",
 cp, terminal.class, terminal.args)
 className := strings.Replace(terminal.class, ".", "/", -1)
 classData, _, err := cp.ReadClass(className)
 if err != nil {
 fmt.Printf("Could not find or load main class %s\n", terminal.class)
 }
 fmt.Printf("class data:%v\n", classData)
}

一切准备就绪后,在ch02文件下敲入go build -o readClass,便生成了readClass可执行文件。之后按照"运行效果图"中命令行进行执行测试吧!

小结与声明:一边进一步理解Java虚拟机,一边学习Go。知识主要来源于gitbook(下面有地址)和张秀宏老师的《自己动手编写Java虚拟机》,我的源代码与书上的源码稍微有些不同。

参考文献

• 自己动手写Java虚拟机
• https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang
• https://github.com/zhaohuXing/jvmgo

本文来自:简书

感谢作者:x_zhaohu

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