用Rust写JVM的这些日子,AI是帮手,热爱是底气

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这段时间没怎么更动态,偷偷干了件不算轻松的事——用Rust写了个迷你JVM,给它取名叫tomato,就是图个“小而精、能落地”,不搞那些花里胡哨的。

真没什么宏大目标,不是为了炫技,也不是想搞个开源爆款吸粉,纯粹是看够了网上那些JVM八股文,越看越觉得虚,与其死记硬背,不如自己动手写一个,把那些背了八百遍的“类加载、字节码、GC”,真真切切变成自己能拿捏的代码。

先跟大家说说这个tomato哈,没什么花哨的东西,全是实打实一行行代码堆出来的。能解析class文件,能跑简单的Java逻辑,像iadd、invokestatic这些基础的字节码指令也能执行,虚拟机栈、局部变量表是我自己搭的,还写了个基于BFS的GC——不算多复杂,但胜在能真实运行,不是那种摆出来好看、根本跑不起来的demo。

当初选Rust写JVM,说实话有点自讨苦吃。身边朋友都问我,用C++写不是更顺手吗?但我总觉得,JVM本身就是管内存的,要是我自己写JVM,还得天天操心野指针、内存泄漏,那也太讽刺了。好在Rust的所有权机制是真给力,编译的时候就把好多内存问题拦在门外,让我能专心琢磨JVM的核心逻辑,不用把时间全浪费在调试内存bug上。

当然啦,我这一路踩了不少坑,估计有朋友会说“你说的这些坑我都没踩过”,不得不说你们是真厉害!我写字节码解析的时候,对着JVM规范里的常量池结构,一点点抠二进制位,有时候一个字段解析错了,整个class都加载失败,对着日志调一下午都是常事;写GC的时候更坑,一开始没考虑到常量池里的对象引用,导致标记漏了对象,程序跑着跑着就内存溢出,后来一点点排查,才把GC Root的判定逻辑补全。

这里必须提一嘴AI,它真不是什么万能神器,但确实是我这段时间的得力帮手。说实话,JVM那200多个字节码指令,我哪儿记那么细啊,写着写着就忘了某个指令的操作数栈怎么变,这时候就把问题丢给AI,让它用大白话讲清楚,再给个简单的代码示例,省得我去翻那上千页的JVM规范,太费时间了;还有Rust的生命周期,尤其是虚拟机栈、对象、常量池互相引用的时候,我经常绕晕,把代码片段丢给AI,它能快速指出悬垂引用的问题,还能给我合理的修改建议,省了我不少事。

但我心里门儿清,AI只能帮我补补细节、查查漏洞,没法替我做决策。比如栈帧怎么设计、操作数栈用什么数据结构、GC什么时候触发、类加载器怎么实现缓存,这些核心架构层面的东西,还得我自己一点点琢磨、一次次调试。AI给的代码片段,往往得结合我这个tomato的整体结构,改来改去才能用,有时候甚至会给出不符合JVM规范的逻辑,还得我自己去校验、去修正,不能完全依赖它。

写这个JVM,最有成就感的那一刻,不是完成了多少功能,而是我自己写了个简单的Java测试类,用javac编译成class文件,丢进tomato里,敲个cargo run,屏幕上居然真的输出了我想要的结果。那一刻突然就懂了,那些背了无数遍的“JVM原理”,从来都不是书本上的死文字,而是一行行代码跑出来的真实逻辑,是你亲手掌控的每一个字节、每一次内存分配。

现在这个tomato还特别简陋,只实现了基础功能,还有好多native方法没补全,GC的效率也有待优化,后续我打算慢慢迭代,补全更多Java标准库的支持,再优化下字节码的执行速度。不求它多完美,只求能一点点完善,记录下我自己对底层技术的探索过程就好。

其实写底层开发,是真的枯燥,经常一个bug卡好几天,有时候我也会怀疑自己,是不是没必要这么较真。但每次解决一个难题,每次看到自己写的代码能正常运行,那种成就感,是写业务代码很难体会到的,大概这就是底层开发的魅力吧。

最后,把项目地址放这儿啦:github.com/kgagag/toma… ,没有什么华丽的README,全是真实的代码和注释。要是你也对JVM底层、Rust开发感兴趣,欢迎来逛逛,咱们一起交流、一起踩坑、一起进步~

毕竟啊,现在能沉下心来写底层代码的人不多了,能亲手实现一个属于自己的JVM,本身就是一件特别有意义的事。