jvm

环境

• linux 其他平台没试过

依赖

• libzip 加载jar里的class
• libffi 调用native方法

现有的功能

• 类加载，执行
• 异常

还需要

• 多线程 ✔️
• 垃圾回收
• 更加规范的结构和流程

输出

• log.h/cpp里可以关掉debug的输出，直接返回就行了
• log::bytecode 打印每条字节码的类名，方法名，字节码地址，参数,以及执行完后的栈和局部变量情况

运行输出

左边是当前运行的字节码具体信息，右边是栈和局部变量

开发记录

多线程支持

java线程在开始运行前是个普通的java对象，语言标准里貌似有线程状态啥的，这是java层面上的细节，现在在jvm层先略过，首要目标是能跑起来多线程代码。 java代码中调用Thread及其子类的start方法时，会在native层调用java_lang_Thread_start0方法。所以得通过实现java_lang_Thread_start0来实现创建用户线程。 在java_lang_Thread_start0中，可以拿到该Thread类的java对象，使用这个对象来创建一个cpp的thread类（我们自己的），然后使用std::thread创建真正能并行的线程

NATIVE void java_lang_Thread_start0(environment * env, jreference cls)
{   
    auto t = env->get_vm()->new_thread(cls);
    std::thread(&thread::start, t).detach();
}

由于之前没有多线程，上述函数空实现，所以java类库创建的守护线程其实都没有跑起来，实现这个函数之后发现守护线程直接while(true)，虚拟机就不会退出。 针对这个问题，可以在调用主函数之后轮询线程，用户线程结束就清除，如果没有用户线程了就退出。

...
main_thread->call(main_method, jargs);
bool all_done = false;
while (!all_done) {
	all_done = true;
	for (auto it = threads.begin() ; it != threads.end(); ) {
		if ((*it)->is_daemon()) continue;
		if ((*it)->finish) {
			it = threads.erase(it);
		}else {
			all_done = false;
                        it ++;
		}
	}
}
...

运行结果：

结果乱七八糟，而且有时候还会出现奇奇怪怪的异常。瞎猜一下，可能是monitor机制没有实现的原因。设想利用c++的condition_variable实现。大致如下

/* .h */
class monitor
{
	private:
		std::condition_variable enter_lock;
		std::mutex modify_lock; //确保操作都是互斥的
		thread * owner = nullptr;
		uint32_t entry_count = 0;
	public:
		void enter(thread * t);
		void exit(thread * t);
};


/* .cpp */

void monitor::enter(thread * t) 
{
	std::unique_lock<std::mutex> _(modify_lock);
	enter_lock.wait(_, [this, t] { return entry_count == 0 || owner == t; });
	entry_count ++;
	owner = t;
	_.unlock();
}


void monitor::exit(thread * t) 
{
	std::lock_guard<std::mutex> _(modify_lock);
	if (owner != t) return;
	entry_count --;
	enter_lock.notify_one();
}

思路:

enter时阻塞直到entry count变成0,或者当前所有者是自己,被唤醒后将entry count加一，所有者设置成自己 exit时减少entry count,唤醒其他阻塞的线程

在object类里加入monitor成员，在moniter enter和monitor exit操作时对应调用，运行结果如下

所以基本可以确定是由于多个线程对类似System.out这种公共资源的使用在java层面上实现是互斥的，而当jvm没有相应机制支持时出现的问题。