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。

类加载流程图.jpg

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

project02.png

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：

02_result_01.png

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：

02_result_02.png

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

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