写在前面
我又看完了一本书，庆祝一下。这次是张秀宏大佬的自己动手写Java虚拟机 (Java核心技术系列)，书中的知识对本人的提升很有帮助，建议有兴趣的人可以去买一本看看，支持正版，这篇博客正是对其的笔记吧，我顺便把我一些对JVM的理解写上去了。JVM的思想，提高效率等等，总之，收获大大。
不同于《深入理解java虚拟机》纯理论，张秀宏大佬的自己动手写Java虚拟机 (Java核心技术系列)全是实践，还挺轻松，吐槽一下，我又想起我啃周志明大佬的《深入理解java虚拟机》的苦日子。
如果，我有时间的话，应该也想使用java语言乃至其他语言，去实现一下，毕竟，我可是整整写了快10万字的笔记和总结，嗯嗯嗯，实现起来，应该不难。
兜兜转转的，至少我也实现了一个java虚拟机。
本文为我看张秀宏大佬的自己动手写Java虚拟机 (Java核心技术系列)的时候做的笔记。
1.准备工作
以下开发环境 基于go version go1.20.3
Oracle的Java虚拟机实现是通过java命令来启动的，主类名由命令行参数指定。java命令有如下4种形式：
java [-options] class [args] java [-options] -jar jarfile [args] javaw [-options] class [args] javaw [-options] -jar jarfile [args]
所有的Go源代码被都放在一个工作空间中。所谓工作空间，实际上就是一个目录结构，这个目录结构包含三个子目录。
- ·src目录中是Go语言源代码。
- ·pkg目录中是编译好的包对象文件。
- ·bin目录中是链接好的可执行文件。
在目录下创建jvmgo目录，在jvmgo目录下创建ch01目录。现在，工作空间的目录结构如下：
2.java命令
Java虚拟机的工作是运行Java应用程序。和其他类型的应用程序一样，Java应用程序需要一个入口，也就是main（）方法。Java应用程序通过main（）方法启动。
如：
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, world!");
}
}
Java虚拟机规范没有明确规定Java虚拟机要从哪个类启动应用程序。是由虚拟机实现自行决定的。比如Oracle的Java虚拟机实现是通过java命令来启动的，主类名由命令行参数指定。java命令有如下4种形式：
java [-options] class [args] java [-options] -jar jarfile [args] javaw [-options] class [args] javaw [-options] -jar jarfile [args]
- 可以向java命令传递三组参数：选项、主类名（或者JAR文件名）和main（）方法参数。选项由减号（–）开头。通常，第一个非选项参数给出主类的完全限定名（fully qualified class name）。
- 但是如果用户提供了–jar选项，则第一个非选项参数表示JAR文件名，java命令必须从这个JAR文件中寻找主类。
- javaw命令和java命令几乎一样，唯一的差别在于，javaw命令不显示命令行窗口，因此特别适合用于启动GUI（图形用户界面）应用程序。
- 选项可以分为两类：标准选项和非标准选项。标准选项比较稳定，不会轻易变动。非标准选项以-X开头，很有可能会在未来的版本中变化。非标准选项中有一部分是高级选项，以-XX开头。
表1-1列出了java命令常用的选项及其用途。
完整的java命令用法请参考
http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/windows/java.html
3.编写命令行工具
下面根据java命令的第一种用法，编写一个类似的命令行工具。
先定义一个结构体来表示命令行选项和参数。在ch01目录下创建cmd.go文件 ，然后在其中定义Cmd结构体，代码如下：
package main
import (
"flag"
"fmt"
"os"
)
type Cmd struct {
helpFlag bool
versionFlag bool
cpOption string
class string
args []string
}在Java语言中，API一般以类库的形式提供。在Go语言中，API则是以包（package）的形式提供。包可以向用户提供常量、变量、结构体以及函数等。Java内置了丰富的类库，Go也同样内置了功能强大的包。
前置知识
使用flag获取命令行参数
flag.TypeVar()
基本格式如下：
flag.TypeVar()(Type指针, flag名, 默认值, 帮助信息)，TypeVar 可以是 IntVar、StringVar、BoolVar 等，其功能为将 flag 绑定到一个变量上。
- 第一个参数：为一个Type类型的指针（其他类型类似）
- 第二个参数：定义参数名称，命令行可以通过指定 flag名的值来传递数据。
- 第三个参数：定义参数的默认值，如果命令行没有接收到 flag名的值，则使用默认值。
- 第四个参数：定义参数的实用信息，也就是help信息。
flag.Parse()来对命令行参数进行解析。 flag.Args() 返回命令行参数后的其他参数
输入格式为：
.exe [-option] class [args...]
即
.exe -flag名 想输入Type指针的值 [args...]
继续编辑cmd.go文件，在其中定义parseCmd（）函数，代码如下：
func parseCmd() *Cmd {
cmd := &Cmd{}
flag.Usage = printUsage
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()
if len(args) > 0 {
cmd.class = args[0]
cmd.args = args[1:]
}
return cmd
}
首先设置flag.Usage变量，把printUsage（）函数赋值给它；然后调用flag包提供的各种Var（）函数设置需要解析的选项；接着调用Parse（）函数解析选项。如果Parse（）函数解析失败，它就调用printUsage（）函数把命令的用法打印到控制台。
flag.Usage = printUsage //重写Usage来定义Usage信息
args := flag.Args() //参数中没有能够按照预定义的参数解析的部分，通过flag.Args()即可获取，是一个字符串切片
printUsage（）函数的代码如下：
func printUsage() {
fmt.Printf("Usage: %s [-option] class [args...]\n", os.Args[0])
}如果解析成功，调用flag.Args（）函数可以捕获其他没有被解析的参数。其中第一个参数就是主类名，剩下的是要传递给主类的参数。这样，用了不到40行代码，我们的命令行工具就编写完了。下面来测试它。
Go语言有函数（Function）和方法（Method）之分，方法调用需要receiver，函数调用则不需要。
4.测试代码
在ch01目录下创建main.go文件，然后输入下面的代码。
package main
import "fmt"
func main() {
cmd := parseCmd()
if cmd.versionFlag {
fmt.Println("java version 0.0.1")
} else if cmd.helpFlag || cmd.class == "" {
printUsage()
} else {
startJVM(cmd)
}
}注意，与cmd.go文件一样，main.go文件的包名也是main。在Go语言中，main是一个特殊的包，这个包所在的目录（可以叫作任何名字）会被编译为可执行文件。Go程序的入口也是main（）函数，但是不接收任何参数，也不能有返回值。main（）函数先调用ParseCommand（）函数解析命令行参数，如果一切正常，则调用startJVM（）函数启动Java虚拟机。如果解析出现错误，或者用户输入了-help选项，则调用PrintUsage（）函数打印出帮助信息。如果用户输入了-version选项，则输出（一个滥竽充数的）版本信息。因为我们还没有真正开始编写Java虚拟机，
所以startJVM（）函数暂时只是打印一些信息而已，代码如下：
func startJVM(cmd *Cmd) {
fmt.Printf("classpath:%s class:%s args:%v\n", cmd.cpOption, cmd.class, cmd.args)
}
打开命令行窗口，执行下面的命令编译本章代码。
go install jvmgo\ch01
命令执行完毕后，如果没有看到任何输出就证明编译成功了，此时在工作目录下会出现ch01.exe文件。现在，可以用各种参数进行测试。
输入格式为：
.exe [-option] class [args...]
即
.exe -flag名 想输入Type指针的值 [args...]
测试结果如图所示。
5.参考资料
尚硅谷宋红康：JVM全套教程：https://www.bilibili.com/video/BV1PJ411n7xZ
周志明：深入理解java虚拟机
张秀宏：自己动手写Java虚拟机 (Java核心技术系列)
