如何用 Java 编写 JVM答案

【问题标题】：How can a JVM be written in Java如何用 Java 编写 JVM
【发布时间】：2011-01-17 18:21:16
【问题描述】：

我正在简要阅读Maxine，这是一个用 Java 编写的开源 JVM 实现。这对我来说听起来很循环。如果java需要虚拟机运行，那么虚拟机本身如何用Java编写（虚拟机代码不会需要虚拟机运行吗？等等）。

编辑：好的，所以我发现我忽略了 Java 不必在 VM 中运行的事实。那么如何解释如何用 LISP 编写 LISP 编译器呢？还是应该完全是一个新问题？

【问题讨论】：

Bjarne Stroustroup 不是第一个用 C++ 编写的 C++ 编译器（当时它还被称为“带类的 C”）？我认为这更令人印象深刻，因为 C++ 不是解释语言，但需要编译器！
这正是我不明白的:)
新龙之书，第一版（远离充满错误的第二版）解释了编译器引导。
在极端情况下，您可以用 Java 编写汇编器和链接器（汇编器没有什么神奇之处）。您可以用 Java 为 Java 源代码编写解析器。您可以基于生成程序集的新解析器编写编译器，您可以使用汇编器和链接器将其组装并链接到本机可执行文件。

标签： java jvm bootstrapping

【解决方案1】：

您一开始就认为 Java 需要虚拟机是不正确的。查看项目GCJ: The GNU Compiler for the Java Programming Language。

【讨论】：

java 语言可能不需要虚拟机，但术语“java”不仅涵盖语言，还包括虚拟机。
而且 Maxine 至少似乎需要 JDK1.6 JVM 才能在其上运行。
@kji：我想我错了。似乎 Maxine 确实编译为本机可执行文件，因此在最初构建 Maxine 后不需要 JDK JVM（我相信它仍然需要类库）。

【解决方案2】：

Java 代码可以直接编译成机器码，这样就不需要虚拟机了。

【讨论】：

【解决方案3】：

您可以查看完善的引导编译器的方法。我认为它始于 70 年代...

【讨论】：

【解决方案4】：

您需要引导用 Java 编写的 JVM 的 JVM 可能不需要很多功能（例如垃圾收集和 JIT），可能非常简单。然后，所有更高级的功能都可以用 Java 实现（这似乎正是 Maxine 的目的，以试验 JVM 技术中的新想法）。

此外，Maxine 确实包含 C 代码，我猜它构成了一个最小的运行时环境，用于让 Maxine 的其余部分运行。我认为有趣的部分（JIT 编译器、垃圾收集）随后完全用 Java 实现。

【讨论】：

不。 Maxine 中的 C 代码更像是一种数据定义语言，它实际上并没有实现任何有趣的东西。操作系统希望某些结构以某种特定方式在内存中布局，而 C 编译器知道如何做到这一点，因此 Maxine 使用 C 来正确布局这些结构。但是只有少数地方使用了 C：一个最小的启动器，它将 VM 映像加载到内存中，将加载地址写入映像内部的特定位置，然后跳转到另一个特定位置。调试器，因为 Maxine 使用操作系统的 C 调试工具。
JNI 的低级部分，因为 JNI 的重点是与 C 集成。以及线程的低级部分，因为 Maxine 使用与系统大不相同的本地线程到系统。
@Jörg W Mittag：那么，Maxine 是否仍然运行正常的 JVM？正在加载的 VM 映像是本机二进制文件，对吗？它是如何创建的？
所有现代 JVM 都有一个 JIT 编译器，它将 JVM 字节码编译为本机机器码。通常，只有代码的“热”部分正在编译（其余部分正在解释），通常，代码保存在内存中并在程序退出时被丢弃。但是没有理由不能 JIT 编译所有代码，也没有理由不能将代码写入磁盘，这正是 Maxine 所做的。例如，Oracle 的 JRockijt JVM 和 Google 的 V8 JavaScript 编译器也将编译后的本机代码保存在磁盘上，尽管在他们的情况下这只是出于缓存原因。

【解决方案5】：

见bootstrapping。

【讨论】：

【解决方案6】：

你问的是鸡和蛋。

阅读：http://en.wikipedia.org/wiki/Bootstrapping_%28compilers%29

【讨论】：

【解决方案7】：

这有点像“哇哦，伙计，这怎么行？？？” - 但我认为您正在描述被称为“自托管”的现象：

语言（或工具链/平台）一开始并不是自托管的——它们开始时是在现有平台上构建的：在某一点上，它们变得足够实用，可以编写理解语法的程序它本身恰好是写在其中的。

在经典的 AWK 书中有一个很好的例子，它介绍了一个 AWK 程序，它可以解析（一个缩减版）其他 AWK 程序：请参见下面的链接。

《美丽的代码》一书中还有一个例子，它有一个可以解析Javascript的Javascript程序。

我认为要记住这一点 - 如果您（比如说）有一个用 Java 编写的 JVM，因此可以运行 Java 字节码：运行 Java JVM 本身的 JVM 必须本地托管（也许这个 JVM 是编写的在'C'中，然后编译为机器代码）：在任何情况下最终都是自托管程序 - 沿着这条线的某个地方。

所以谜团被揭开——因为在某些时候，所有东西下面都会运行一个本机机器代码程序。

这有点相当于能够使用英语本身来描述英语（等）语言......也许......

http://www.amazon.co.uk/AWK-Programming-Language-Alfred-Aho/dp/020107981X/ref=sr_1_fkmr0_3?ie=UTF8&qid=1266397076&sr=8-3-fkmr0

http://www.amazon.co.uk/gp/search/ref=a9_sc_1?rh=i%3Astripbooks%2Ck%3Abeautiful+code&keywords=beautiful+code&ie=UTF8&qid=1266397435

http://en.wikipedia.org/wiki/Self-hosting

【讨论】：

【解决方案8】：

上周我看了 Maxine 并且想知道同样的问题 :)

来自 Maxine documentation：

1 构建启动映像

现在让我们构建一个[启动映像]。在这一步，Maxine 在主机 JVM 上运行配置原型，然后编译自己的代码和数据创建一个可执行程序目标平台。

2 运行 Maxine

现在 Maxine 已经编译了自己，我们可以将它作为标准的 Java VM 运行。 max vm 命令处理细节类和库路径和提供了一个类似于标准的 java 启动器命令。

【讨论】：

【解决方案9】：

我知道这篇文章很旧，但我想我可能会在讨论中添加一些内容，因为它们是被遗漏的要点。所以未来的读者可能会觉得这很有帮助。

我想知道是否每个人都错过了这里的重点。您可以用几乎任何语言编写几乎任何类型的编译器、解释器或虚拟机。当使用 C 编写 C 编译器时，需要 C 编译器来编译新的编译器。但是，输出是在指定平台上运行的本机代码。仅仅因为 JVM 是用在 JVM 上运行的语言编写的，并不意味着输出必须产生在 JVM 上运行的代码。例如，您可以用 Java 编写 C、Basic、Pascal 编译器甚至汇编程序。在这种情况下，您将需要 JVM 来创建编译器或汇编器，但一旦创建，如果初始代码生成本机代码，您可能不再需要 JVM。另一种方法是编写一个翻译器，将输入语言转换为本地机器语言，这样您就可以用语言 A 编写程序，然后将其编译成语言 B，然后再编译成机器代码。在微控制器世界中，您经常看到这一点。有人想用 Basic 或 Java 编写程序，所以他们编写 Basic/Java 编译器来为现有的 C 编译器生成 C 代码。然后将生成的 C 代码编译成提供本地 Basic/Java 编译器的机器语言。这种方法通常比直接用机器码编写 Basic/Java 编译器更容易。

多年前，我编写了 BasicA 和 GWBasic 程序，它们为 6800 和 Z80 微控制器生成汇编代码。我的观点是，输出不必与输入或目标相同。 IE。仅仅因为您使用 Java 编写 JVM 并不意味着最终结果必须在 Java JVM 下运行。

【讨论】：

【解决方案10】：

这是一篇关于引导自托管 VM 的好论文。不是Java，而是javascript，但原理是一样的。

Bootstrapping a self-hosted research virtual machine for JavaScript: an experience report

请注意，虽然引导自托管编译器和引导自托管 VM 有点相似，但我相信它们不会引发完全相同的挑战。

【讨论】：