自制JVM -- 用GO语言实现JVM

zxhoo ·

虽然写了很多年的Java代码，但是基本上只把JVM当blackbox处理。介绍JVM的书也看过几本，但效果不佳。看OpenJDK代码？提不起兴趣。最近有几个礼拜的空闲时间，于是我决定用GO语言写一个JVM，彻底征服JVM这头怪兽！

为什么选择GO

首先不想用动态语言来写。实现JVM的初衷就是想离机器更近一点，所以排除了JavaScript、Python、Ruby等语言。其次也不想用Java来写，原因基本同上。还有一个原因是自己对Java太熟悉了，用它来写，没挑战性。再次也不想用C/C++，原因是自己不喜欢这两个语言。C过于底层，C++过于复杂。所以最终选择了GO。

GO是Google发布的语言，编译型，接近底层，一定程度上可以充当系统语言来使用。GO的语法很简洁，学习曲线平滑，文档也比较详细。而且GO跨平台，有垃圾回收机制，安全性也好，总之GO语言介于C和Java之间，是个不错的选择。当然，GO也有很多缺点，最大的问题就是GO的官网在国内无法访问，导致各种不便。好在国内有很多GO语言相关的网站，从这些站点可以下载GO的安装程序或者访问godoc。另外GO语言本身也有一些缺陷，比如奇怪的错误处理方式，不支持范型，等等。

基本思路

我们都知道，要想运行Java程序，实际上需要JRE。而完整的JRE包括两部分：JVM和类库（class libraries）。相比JVM来说，要想实现一套完整的类库，需要更加庞大的工作量。好在对于Oracle发布的JDK来说，类库的大部分代码已经是开源的了，任何人都可以看到。这部分Java代码编译好之后，就是rt.jar。因此基本思路就是：用GO实现JVM，然后这个JVM必须能够使用rt.jar来当作类库。具体工作实际上可以分成两部分，第一部分是用GO实现JVM本身，第二部分是用GO实现rt.jar里相应class的native方法。细节就不过多描述了。

目前的进展

经过三个礼拜的努力，现在这个JVM已经基本成型了。大约用了一周多的时间，HelloWorld程序就可以跑了，但是用了一些hack。第二周继续完善JVM，实现必要的native方法。第三周的大部分工作，都是实现rt.jar里的native方法。但就目前来说，这个JVM还很不完整，还有很多地方需要完善，比如线程、文件、反射，等等。下一步计划就是完善这些地方，实现更多的native方法，改bug，做一些优化，目标是实现一个完整的JVM。