本系列文章主要根據(jù)張秀宏老師的—— 《自己動手寫 java 虛擬機》一書所做的筆記末盔。該書實現(xiàn)了大部分 JVM 的功能功偿，包括class文件解析盆佣、類加載、指令集械荷、解釋器共耍、方法調(diào)用、數(shù)組和字符串的處理吨瞎、異常處理等痹兜。這本書可以說是了解 Java 虛擬機最淺顯易懂的書籍，隨書提供了每個章節(jié)的代碼关拒，可以完美運行佃蚜。但是這本書所附帶的代碼是用 go 語言書寫的庸娱，如果想要看懂這本書的代碼着绊，首先要學會 go 語言的基本語法。這邊博客記錄了在閱讀這本書之前的準備工作熟尉。我在練習中是根據(jù)張老師的代碼用 Java 語言又實現(xiàn)了一遍归露。雖然用 Java 語言在實現(xiàn)一個自己的虛擬機，然后跑在自帶的虛擬機上有點滑稽斤儿，但是重點還是了解虛擬機內(nèi)部的基本原理剧包。
貼出張秀宏老師這本書的代碼
如果你想跟著張秀宏老師的代碼學習 JVM，那么下面的內(nèi)容正是為你準備的往果。而如果你不想花時間學習另一門語言疆液，那么可以參考我用 Java 實現(xiàn)的相同功能的代碼，下面關(guān)于 go 的準備工作陕贮，可以忽略堕油。
安裝 Go 開發(fā)環(huán)境
下載
Go 語言中文網(wǎng),這個下載速度快一點,下載最新版本之后一路next即可。
安裝后肮之，其實安裝腳本已經(jīng)自動幫我們把 Go 的安裝路徑添加到系統(tǒng)的環(huán)境變量中了掉缺， 查看系統(tǒng)環(huán)境變量，發(fā)現(xiàn)多了一個 GOROOT,其值為:C:\go(默認的安裝路徑)并且在path中,也自動把 GOROOT\bin添加了進來,因此直接打開命令行窗口,輸入go version命令,就會輸出安裝的go的版本信息.
配置環(huán)境
既然上一步安裝Go時已經(jīng)添加了環(huán)境變量了,那么接下來還要配置什么呢?
Go希望我們把所有的代碼都存在在同一個目錄下,這就好比我們用eclipse時需要一個workspace,但是eclipse中的workspace可以有多個,而Go希望在一臺主機上只有一個workspace,所以我們在這里要指定一個,例如D:\workspace,這個位置隨意,文件夾名字隨意,然后和Go進行關(guān)聯(lián),這里的關(guān)聯(lián)方法就是在環(huán)境變量中,添加一個GOPATH,其值為剛剛設(shè)定的D:\workspace戈擒，其指明了除GOROOT之外的包含 Go 項目源代碼和二進制文件的目錄眶明。這和Java中的 classpath 有些類似。當然你可以為GOPATH指定多個路徑作為 workspace 的筐高，但是這里還是建議一個就好搜囱。
接下來,在D:\workspace中添加一個目錄src,這一步是必須的,所有的Go源代碼都必須放在這個src目錄下,那有人問,如果我有多個項目,所有源代碼都放在這個目錄下,怎么分清哪個源代碼歸屬于哪個項目呢? 方法很簡單,就是在src目錄下再用不同的文件夾作為分隔,一個項目一個文件夾,自然就分開了;
Go 語言的包結(jié)構(gòu)
Go語言以包為單位組織源代碼丑瞧，包可以嵌套，形成層次關(guān)系蜀肘。書中編寫的Go源文件全部放在jvmgo包中嗦篱，其中每一章的源文件又分別放在自己的子包中。包層次目錄結(jié)構(gòu)有一個簡單的對應關(guān)系幌缝，比如灸促，第 1 章的代碼在jvmgo\ch01目錄下。除第 1 章以外涵卵，每一章都是先復制前一章代碼浴栽，然后進行修改和完善。每一章的代碼都是獨立的轿偎，可以單獨編譯為一個可執(zhí)行文件典鸡。
所形成的目錄結(jié)構(gòu)是:
- D:\workspace
- src
- jvmgo
- ch01
- ch02
...
之前也說過在 src 下，通過文件夾將不同的項目分割開坏晦。這里的例子是使用了個二級文件夾來區(qū)分的萝玷，每個項目都是放在src/jvmgo/chXXX下的，我們平時用一級目錄當然也是可以的昆婿。那么其目錄看起來應該是這樣的：
- D:\workspace
- src
- ch01
- ch02
...
在每一個章節(jié)的 chX(go 的工程)中,都必須有一個main的包,這個包中的某個文件必須要包含一個main方法,因為這里每個文件夾被看做一個獨立的工程球碉。這個也很好理解,因為Java工程中,每個Java都可以有一個public static void main(String[] args)方法,這一點不足為奇,但是要注意的是,一旦你選定某個文件夾為一個項目(eg:jvmgo/ch05),并且使用go install jvmgo\ch05
來生成一個 exe 文件, 那么這個目錄下只能有一個main方法,不能有多個,否則就報錯,類似于
D:\workspace\src\jvmgo\ch05\main2.go:3: main redeclared in this block
previous declaration at E:\workspace\src\jvmgo\ch05\main.go:8
這是因為我在main.go中聲明了一個main方法,又在main2.go中聲明了一個main方法,所以就報了重復定義的錯誤。
還有一點要說明的是:可以直接在命令行輸入go install your/dir/name系統(tǒng)會自動從GOROOT/src和GOPATH/src兩個文件中找your/dir/name,而不用非進入到GOPATH/src路徑下執(zhí)行,而且如果your/dir/name在上述兩個路徑中均存在,那么前者優(yōu)先級更高仓蛆。
前面是使用go install命令生成可執(zhí)行文件,但是如果你使用 go run xxx.go,那么不用保證 xxx.go 所在的包中main方法是唯一的,main包中其它文件也可以包含main方法,因為你運行的是單個文件,不過這只是自己平時練習時用,真正的項目都不會只有單個文件那么簡單睁冬。
關(guān)于 Go 語言的包結(jié)構(gòu)，下面兩篇文章是不錯的參考看疙。
GOROOT豆拨、GOPATH 和 project 目錄說明
快速入門 Go 語言
因為本項目是想用Java實現(xiàn)書中的JVM項目,而書中所提供的是Go的源碼,所以這里只要求能看懂Go的代碼就可以,不必深入細節(jié),相信看到這篇文章,想學習JVM,那么你的Java語言一定已經(jīng)很熟練了,那么再快速學習一門語言是很快的,這里推薦Go 的官方教程,一天就能看完,一定要有耐心。
上面提供的網(wǎng)站很不穩(wěn)定,如果人品好的話,打開之后,趕緊一口氣學完;運氣差點肯定就打不開,沒關(guān)系,這里有離線的版本,效果是一樣的;
如果你已經(jīng)安裝好了Go的開發(fā)環(huán)境,那么直接打開命令行,輸入go tool tour,瀏覽器就會自動打開一個頁面,和在線版是一樣,而且速度很快,你可以在右側(cè)的代碼區(qū)編寫自己的代碼并運行,這里代碼的改動都是保存在本地的能庆。
go 常用命令
- go build：編譯出可執(zhí)行文件施禾，默認位置是和 main 方法所在的文件同目錄下。
- go run
- go install：先執(zhí)行
go build命令搁胆，然后把最終編譯成的可執(zhí)行文件放到 GOPATH/bin 目錄下弥搞。 - go get：從指定源上面下載或者更新指定的代碼和依賴(git clone)，并對他們進行編譯和安裝(go install)丰涉。
依然用上面的例子來說明拓巧，例如我們下得到第 1 章（每一章都是一個單獨的項目，相互之前沒有關(guān)系）的一個可執(zhí)行程序一死。
go build
構(gòu)建編譯由導入路徑命名的包肛度，以及它們的依賴關(guān)系，但它不會安裝結(jié)果
使用方法：
go build [-o 輸出名] [-i] [編譯標記] [包名]
其具體參數(shù)可以參考下面給出的參考鏈接投慈，這里簡單提一下 go build 的使用：
- 當編譯單個 main 包（文件）承耿，則生成可執(zhí)行文件冠骄。
- 當編譯單個或多個包非主包時（不包含 main 方法），只構(gòu)建編譯包加袋，但丟棄生成的對象（.a）凛辣，僅用作檢查包可以構(gòu)建。
- 當編譯包時职烧，會自動忽略'_test.go'的測試文件扁誓。
在命令行進入到GOPATH/src/jvmgo/ch01路徑，執(zhí)行：go build main.go蚀之，這樣就會產(chǎn)生一個 main.exe 的可執(zhí)行文件(默認情況下這個文件的名字為源文件名字去掉.go 后綴)蝗敢，其與 main.go 在同一目錄下。但是如果你真的這樣做是無法生成 main.exe 可執(zhí)行文件的足删，因為 build 命令構(gòu)建單個文件時寿谴，雖然滿足上面的條件 1，但是該文件中還使用了其它的文件中的方法失受。我們平時自己寫一個簡單的打印 helloword 的程序讶泰，所有代碼都在一個文件中，用該命令是可以得到一個可執(zhí)行文件的拂到，但是如果我們的文件中依賴了其它文件中的方法痪署，那么這時候就會報錯，找不到 xxx 方法谆焊。所以這個命令平時使用的不是很多惠桃，用的最多的還是 install 命令浦夷。
參考：go build
go run
和 go build 類似辖试，用來運行單個包含 main 方法的文件，其不生成 exe 文件劈狐，而是直接在命令行中運行該 main 文件罐孝。該命令常用來測試一些功能。
go install
在命令行任意路徑下執(zhí)行：go install jvmgo/ch01肥缔，這樣就會在GOPATH/bin路徑下產(chǎn)生一個 ch01.exe(install 命令以 main 方法所在的上一級目錄名作為可執(zhí)行程序名)的可執(zhí)行文件莲兢。之前我們也提到了，必須在 GOPATH 路徑下手動創(chuàng)建一個 src 的文件夾续膳，并將我們寫的所有的 go 文件都剛在該路徑下改艇，但執(zhí)行了上面的 install 命令后，發(fā)現(xiàn)在 GOPATH 下除了 src坟岔，多出了兩個文件夾谒兄。下面解釋下這三個文件夾的作用。
- src 包含項目的源代碼文件社付；
- pkg 包含編譯后生成的包/庫文件承疲；
- bin 包含編譯后生成的可執(zhí)行文件邻耕。
這里特別要提一下的是 pkg 文件夾，其所放的內(nèi)容是聲明燕鸽？我們知道大型項目中都不可能將所有代碼都寫在一個文件中的兄世，而是要分包。那么各個包在 go install 時啊研，會被編譯成 xxx.a御滩，類似 C 中的鏈接庫。
但是 go install 也是有坑的党远，詳見：go install 的工作方式
go 中的文件夾名和包名
在 Java 中艾恼，類的包名和文件路徑必須是對應的，而在 go 中則沒有這種硬性規(guī)定麸锉，但是為了規(guī)范代碼钠绍，Google 官方還是強烈建議我們寫 go 代碼時，文件夾名和包名保持一致花沉。如果不一致柳爽，例如我們有一個文件夾，名為 A碱屁，其下有個 go 文件磷脯，自定義的包名是 B（每個子目錄中只能存在一個 package，否則編譯時會報錯）娩脾，那么在其它文件中使用該文件中的方法時赵誓，需要import A，而在代碼中使用其方法時柿赊，則使用B.func()俩功。所以這還是強烈建議，包名和所在文件夾名保持一致碰声。
這里有一個特殊的包诡蜓，叫做main，在執(zhí)行 go install 命令時胰挑，如何找到整個程序的入口呢蔓罚？光有 main 方法是不行的，包含 main 方法的 go 文件瞻颂，其包名必須也是main豺谈，同時所有包名為main的 go 文件中，只能有一個 main 方法贡这。只有滿足以上所有要求茬末，才會得到可執(zhí)行文件，如果 main 方法不在main下藕坯，執(zhí)行 go install 团南，go 會將所有包都視為 library噪沙，在 pkg 下生成對應的 xxx.a 文件，而不會有可執(zhí)行文件吐根。
關(guān)于開發(fā)工具
這里推薦使用 Intellij idea + 插件的方式,這里主要是為了看代碼方便,可以很方便的實現(xiàn)方法之間的跳轉(zhuǎn),
go 插件安裝
打開idea的setting->plugin,搜索go,點擊下方的Browse repositorise,找到Go language(golang.org)support plugin,官網(wǎng)地址,安裝后重啟編譯器插件才可以用正歼。
其實用 idea+插件的方式，查看 go 的代碼已經(jīng)很舒服了拷橘，不用額外再配置其他 ide局义，畢竟我們的主要精力還是能看懂 go 的代碼，并不寫任何 go 代碼冗疮。
注意：安裝 go 插件萄唇，需要 idea 的版本為2016.2，我在開發(fā)中使用的 idea 為 COMMUNITY 2016.2.5术幔，最新版本的 idea 無法安裝 go 插件另萤！
bytecode 插件安裝
既然虛擬機是和 class 文件打交道的，就免不了查看字節(jié)碼的內(nèi)容诅挑，這里提供一個好用的查看字節(jié)碼的插件——jclasslib Bytecode viewer四敞，安裝方式同 go 插件的安裝。
使用方法：首先要單獨編譯當前窗口的 java 文件拔妥，使其生成 class 文件忿危，然后在編譯器的View中選擇show Bytecode with jclasslib。
用 idea 看源碼
為了配合idea閱讀《自己動手寫 java 虛擬機》的源碼,這里最簡單的做法:
- 新建一個 go 項目,命名為
jvmgo,路徑為GOPATH/src - 需要看哪一章的源碼,就把作者對應的
jvmgo/文件夾下的ch01(以第一章為例),復制到上一步新建的項目路徑下,最終結(jié)果應該是:GOPATH/src/jvmgo/ch01
