动手实现自己的 JVM——Go！（ch01）

动手实现自己的 JVM——Go！（ch01）

参考张秀宏老师的《自己动手写java虚拟机》

为什么需要命令行

在 JMV 中，要运行一个 Java 文件（字节码），首先需要找到这个文件。那么，如何找到文件呢？在 Oracle 的 JVM 中，可以通过命令行传递参数来指定文件位置。这种方式的基本格式如下：

java [-option] class [args]

或者，如果是 JAR 文件：

java [-option] -jar jarfile [args]

有时，我们使用 javaw，它和 java 类似，但是它不会显示命令行窗口：

javaw [-option] class [args]

或者：

javaw [-option] -jar jarfile [args]

编写 Cmd 类

接下来，我们通过 Go 语言实现一个简单的命令行工具来模拟 JVM 启动过程。首先需要处理命令行选项，Go 提供了一个 flag 包，帮助我们解析命令行参数。

用到的核心库：

• flag：用于解析命令行参数的标准库。通过 flag 包，我们可以定义各种命令行选项，例如布尔型、字符串型等，并提供默认值和说明。
• fmt：格式化输入输出的标准库，常用于打印帮助信息和命令行参数。

Cmd 类代码：

package main

// 用户处理命令行选项
import "flag"
import "fmt"
import "os"

// Cmd 结构体，保存命令行解析后的参数
type Cmd struct {
	helpFlag    bool   // 帮助标志
	versionFlag bool   // 版本标志
	cpOption    string // 类路径选项
	class       string // 要运行的类
	args        []string // 其他命令行参数
}

// 解析命令行参数并返回 Cmd 结构体
func parseCmd() *Cmd {
	cmd := &Cmd{}
	flag.Usage = printUsage
	// 定义命令行选项
	flag.BoolVar(&cmd.helpFlag, "help", false, "print help message")
	flag.BoolVar(&cmd.helpFlag, "?", false, "print help message")
	flag.BoolVar(&cmd.versionFlag, "version", false, "print version and exit")
	flag.StringVar(&cmd.cpOption, "classpath", "", "classpath")
	flag.StringVar(&cmd.cpOption, "cp", "", "classpath")
	flag.Parse()

	args := flag.Args() // 获取剩余的命令行参数
	if len(args) > 0 {
		cmd.class = args[0]    // 解析出类名
		cmd.args = args[1:]    // 解析出其他参数
	}
	return cmd
}

// 打印使用帮助信息
func printUsage() {
	fmt.Printf("Usage: %s [-option] class [args...]\n", os.Args[0])
}

// 启动 JVM，模拟输出 classpath、class 和其他参数
func startJvm(cmd *Cmd) {
	fmt.Printf("classpath: %s class:%s args:%v\n", cmd.cpOption, cmd.class, cmd.args)
}

主类代码

main 函数将是程序的入口。它负责解析命令行参数、输出版本信息、显示帮助信息，或者启动 JVM 模拟。

package main

import "fmt"

func main() {
	cmd := parseCmd()
	// 如果有版本标志，输出版本号
	if cmd.versionFlag {
		fmt.Println("v0.0.1")
	} else if cmd.helpFlag || cmd.class == "" { // 如果需要帮助或者没有指定类名，输出帮助信息
		printUsage()
	} else {
		startJvm(cmd) // 启动模拟 JVM
	}
}

文件结构

项目的文件结构如下所示：

/your-project
├── main.go       // 主要代码文件
└── README.md     // 项目说明文件

编译和运行

运行结果会显示类路径、要运行的类名及其他传递的参数。

运行结果

如果一切设置正确，运行结果应该如下所示：

classpath: /path/to/classes class:MyClass args:[arg1 arg2]

总结

本章通过 Go 语言实现了一个简单的 JVM 命令行工具，模拟了如何解析命令行参数来启动 Java 类的执行。我们主要用到了以下两个库：

• flag：用于解析命令行参数。通过它，我们能够定义布尔、字符串类型的命令行选项，并根据用户输入的参数调整程序的行为。
• fmt：用于格式化输出信息，是 Go 标准库中用于打印信息的核心工具。

通过这个例子，我们了解了如何通过命令行与程序进行交互，为后续的 JVM 模拟打下了基础。