open-source/haidnorJVM
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99
README.md
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@@ -11,25 +11,36 @@
* [Apache Commons CLI](https://commons.apache.org/proper/commons-cli/)
# 实现功能
* 支持基本数据类型数学运算
* 支持循环、条件结构代码
* switch 语法（开发中...）
* 支持创建对象，访问对象
* 实现了 99% 的 JVM 字节码指令。参照 JVM 字节码规范实现 [The Java Virtual Machine Instruction Set](https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html)
* 支持算数运算符 (`+`,`-`,`*`,`^`,`%`,`++`,`--`)
* 支持关系运算符 (`==`,`!=`,`>`,`<`,`>=`,`<=`)
* 支持位运算符 (`&`,`|`,`^`,`~`,`<<`,`>>`,`>>>`)
* 支持赋值运算符 (`=`,`+=`,`-=`,`*=`,`%=`,`<<=`,`>>=`,`&=`,`^=`,`|=`)
* 支持 instanceof 运算符
* 支持循环结构代码 (`while`,`do...while`,`for`,`foreach`)
* 支持条件结构代码 (`if`,`if...else`,`if...else if`)
* 支出创建自定义类
* 支持创建对象、访问对象
* 支持抽象类
* 支持多态继承、接口
* 支持反射
* 支持 JDK 中自带的 Java 类
* 支持访问静态方法
* 支持访问对象方法
* 支持 JDK 中自带的 Java 类
* 支持反射
* 支持异常
* lambda 表达式（开发中...）
* 枚举 (开发中...)
* switch 语法 (开发中...)
* lambda 表达式 (开发中...)
# 局限性
* 不支持多线程
* 不支持多维数组
* 垃圾回收依靠宿主 JVM
* 暂无双亲委派机制实现
* 无垃圾收集器实现。垃圾回收依靠宿主 JVM
# 快速体验
## 你需要准备什么
1. 集成开发环境 (IDE)。你可以选择包括 IntelliJ IDEA、Spring Tools、Visual Studio Code 或 Eclipse 等等
1. 集成开发环境 (IDE)。你可以选择包括 IntelliJ IDEA、Visual Studio Code 或 Eclipse 等等
2. JDK 17。并配置 JAVA_HOME
3. JDK 8。haidnorJVM 的主要目标是运行 Java8 本版的字节码文件。(但 haidnorJVM 没有强制要求字节码文件是 Java8 版本)
4. Maven
@@ -39,7 +50,7 @@
在 `resources\simplelogger.properties` 文件中修改日志输出级别，一般使用 `debug`、`info`
* 配置 info 级别将不会看到任何 haidnorJVM 内部运行信息
* 配置 debug 级别下运行将会非常友好的输出 JVM 正在执行的栈信息 (例如使用 haidnorJVM 运行以下代码)
* 配置 debug 级别下运行将会非常友好的输出 JVM 正在执行的栈信息
```java
public class Demo5 {
@@ -63,42 +74,72 @@ public class Demo5 {
}
```
每一个 `匚` 结构图形，都表示一个 JVM 线程栈中的栈帧
![](/readme/20230721204333.png)
### 配置 rt.jar
### 配置 rt.jar 路径
修改 `haidnorJVM.properties` 文件中的内容。配置 rt.jar 的绝对路径，例如`rt.jar=D:/Program Files/Java/jdk1.8.0_361/jre/lib/rt.jar`
## 运行单元测试用例
打开 test 目录下的 `haidnor.jvm.test.TestJVM` 类文件。 这是 haidnorJVM 功能的主要测试类。 里面的测试方法可以解析并加载一些class字节码文件。
在 IDE 中打开项目中 test 目录下的 `haidnor.jvm.test.TestJVM.java` 文件。 这是 haidnorJVM 的主要测试类, 里面的测试方法可以解析加载运行 .class 字节码文件。
```java
@Test
public void test() throws Exception {
runMainClass(HelloWorld.class);
public class TestJVM {
/**
* haidnorJVM 会加载 HelloWorld.java 在 target 目录下的编译后的字节码文件，然后运行其中的 `main(String[] args)` 方法。
* 你可以使用打断点的方式看到 haidnorJVM 是如何解释运行 Java 字节码的。
* 值得注意的是，这种方式编译运行的字节码文件是基于 java17 版本的。
*/
@Test
public void test() {
runMainClass(HelloWorld.class);
}
}
```
例如以上代码会加载 HelloWorld.class 类在 target 目录下的字节码文件，然后使用 haidnorJVM 运行其中的 main 函数。你可以使用打断点的方式看到 haidnorJVM 是如何解释运行 Java 字节码的。
值得注意的是，这种方式编译运行的字节码文件是基于 java17 版本的。
## 运行 .class 文件
1. 使用 maven 命令将 haidnorJVM 编译打包，得到 `haidnorJVM.jar` 文件
2. 编写一个简单的程序，例如以下代码
```java
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("HelloWorld");
}
```java
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("HelloWorld");
}
```
3. 编译代码，得到 HelloWorld.class 文件。（推荐使用 JDK8 进行编译）
4. 使用 haidnorJVM 运行程序。执行命令 `java -jar haidnorJVM.jar -class R:\HelloWorld.class`。注意需要 class 文件的绝对路径
}
```
3. 编译代码，得到 HelloWorld.class 文件 （推荐使用 JDK8 进行编译）
4. 使用 haidnorJVM 运行程序。执行命令 `java -jar haidnorJVM.jar -class R:\HelloWorld.class`。注意! 需要 class 文件的绝对路径
## 运行 .jar 文件
1. 使用 maven 命令将 haidnorJVM 编译打包，得到 `haidnorJVM.jar` 文件
2. 编写一个 java 项目编译打包成 .jar 文件，例如 demo.jar。要求 .jar 文件中的 META-INF/MANIFEST.MF 文件内有 `Main-Class` 属性 (含有 public static void main(String[] args) 方法的主类信息)
3. 使用 haidnorJVM 运行程序。执行命令 `java -jar haidnorJVM.jar -class R:\demo.jar`。注意需要 jar 文件的绝对路径
2. 编写一个 java 项目编译打包成 .jar 文件，例如 demo.jar。要求 .jar 文件中的 META-INF/MANIFEST.MF 文件内有 `Main-Class` 属性 (含有 `public static void main(String[] args)` 方法的主类信息)
3. 使用 haidnorJVM 运行程序。执行命令 `java -jar haidnorJVM.jar -class R:\demo.jar`。注意! 需要 jar 文件的绝对路径
# 计划
目前运行 JDK 自带的类的方案是使用反射解决，并存在一些bug，计划将来完全不依赖反射运行。
# 存在的问题
由于 haidnorJVM 目前运行 JDK 自带的类是使用反射解决的，因此 haidnorJVM 使用 JDK17 运行部分 JDK 自带的类时会存在一些问题，例如运行以下代码将会抛出异常
```java
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
list.add(6);
}
}
```
```
java.lang.reflect.InaccessibleObjectException: Unable to make public boolean java.util.ImmutableCollections$AbstractImmutableCollection.add(java.lang.Object) accessible: module java.base does not "opens java.util" to unnamed module @18769467
at java.base/java.lang.reflect.AccessibleObject.checkCanSetAccessible(AccessibleObject.java:354)
at java.base/java.lang.reflect.AccessibleObject.checkCanSetAccessible(AccessibleObject.java:297)
at java.base/java.lang.reflect.Method.checkCanSetAccessible(Method.java:199)
at java.base/java.lang.reflect.Method.setAccessible(Method.java:193)
```
它表示尝试通过反射来访问一个方法或字段，但该方法或字段的可访问性限制导致无法访问。
这个限制通常是由于 Java 模块系统引起的。模块系统允许将代码划分为独立的模块，
并控制模块之间的访问权限。以上异常的原因是 module java.base does not "opens java.util" to unnamed module，也就是说 java.base 模块没有向未命名模块开放 java.util 包
**解决方法：**
启动 haidnorJVM 时添加 JVM 参数 `--add-opens java.base/java.util=ALL-UNNAMED` 绕过访问性限制
# 联系作者
![](/readme/20230721181408.png )

4
src/main/java/haidnor/jvm/instruction/comparisons/IFEQ.java
View File

@@ -6,9 +6,7 @@ import haidnor.jvm.runtime.StackValue;
import haidnor.jvm.util.CodeStream;
public class IFEQ extends Instruction {
/**
* 下次再执行的偏移量
*/
private final int offSet;
public IFEQ(CodeStream codeStream) {

15
src/main/java/haidnor/jvm/instruction/comparisons/IFNE.java
View File

@@ -19,11 +19,20 @@ public class IFNE extends Instruction {
@Override
public void execute(Frame frame) {
StackValue v1 = frame.pop();
if ((int) v1.getValue() != 0) {
super.setOffSet(offSet);
if (v1.getValue() instanceof Boolean) {
if (((boolean) v1.getValue())) {
super.setOffSet(offSet);
} else {
super.setOffSet(3);
}
} else {
super.setOffSet(3);
if ((int) v1.getValue() != 0) {
super.setOffSet(offSet);
} else {
super.setOffSet(3);
}
}
}
@Override

5
src/test/java/haidnor/jvm/test/TestJVM.java
View File

@@ -30,7 +30,6 @@ public class TestJVM {
Klass mainMeteKlass = bootClassLoader.loadClass(mainClass.getName().replace('.', '/'));
KlassMethod mainKlassMethod = JavaClassUtil.getMainMethod(mainMeteKlass);
Metaspace.registerJavaClass(mainMeteKlass);
JavaExecutionEngine.callMainMethod(mainKlassMethod);
}
@@ -148,6 +147,10 @@ public class TestJVM {
runMainClass(demo_finally_3.class);
}
@Test
public void demo_enum_1() throws Exception {
runMainClass(demo_enum_1.class); // TODO support enum
}
@Test
public void test_NEW() throws Exception {

2
src/test/java/haidnor/jvm/test/clazz/Human.java
View File

@@ -1,6 +1,6 @@
package haidnor.jvm.test.clazz;
public class Human implements Organism {
public abstract class Human implements Organism {
public static final String HUMAN_NAME = "123";

23
src/test/java/haidnor/jvm/test/clazz/StudentEnum.java Normal file
View File

@@ -0,0 +1,23 @@
package haidnor.jvm.test.clazz;
public enum StudentEnum {
ZHANG_SAN(1,"张三");
private int age;
private String name;
StudentEnum(int age, String name) {
this.age = age;
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public String getName() {
return name;
}
}

2
src/test/java/haidnor/jvm/test/demo/Demo8.java
View File

@@ -8,7 +8,7 @@ import haidnor.jvm.test.clazz.Student;
public class Demo8 {
public static void main(String[] args) {
Human organism1 = new Human();
Human organism1 = new Student();
Organism0 organism = new Student();
organism.die();
}

11
src/test/java/haidnor/jvm/test/demo/demo_enum_1.java Normal file
View File

@@ -0,0 +1,11 @@
package haidnor.jvm.test.demo;
import haidnor.jvm.test.clazz.StudentEnum;
public class demo_enum_1 {
public static void main(String[] args) {
StudentEnum studentEnum = StudentEnum.ZHANG_SAN;
System.out.println(studentEnum.getAge());
System.out.println(studentEnum.getName());
}
}

7
src/test/java/haidnor/jvm/test/demo/demo_foreach_2.java
View File

@@ -1,6 +1,7 @@
package haidnor.jvm.test.demo;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 需要添加启动参数
@@ -9,9 +10,13 @@ import java.util.ArrayList;
public class demo_foreach_2 {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
list.add(i);
}
for (Integer integer : list) {
System.out.println(integer);
}

8
src/test/java/haidnor/jvm/test/demo/demo_foreach_3.java
View File

@@ -10,9 +10,11 @@ public class demo_foreach_3 {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
for (Integer integer : list) {
System.out.println(integer);
}
list.add(6);
// for (Integer integer : list) {
// System.out.println(integer);
// }
}
}