jvm-demo 系列一：解析命令行工具类

参考资料：《深入理解 java 虚拟机》

《自己动手写 java 虚拟机》

zachaxy 手写 jvm 系列

先自己动手编写一个类似 java 命令行的工具，用它启动虚拟机。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 应用程序也需要一个入口点，这个入口点就是我们熟知的 main（）方法。如果一个类包含 main（）方法，这个类就可以用来启动 Java 应用程序，我们把这个类叫作主类。最简单的 Java 程序是
只有一个 main（）方法的类，如著名的 HelloWorld 程序。那么 Java 虚拟机如何知道我们要从哪个类启动应用程序呢？对此，Java 虚拟机规范没有明确规定。也就是说，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 命令有如下形式：

java [-options] class [args]

java [-options] -jar jarfile [args]

javaw [-options] class [args]

这里我们不先考虑完整的 java 命令用法，打算实现几个比较基础的命令

      java -version
      java -?
      java -help
      java -cp your/classpath yourClassName

先用一个结构体表示命令行

public class Cmd{
    Boolean helpFlag;//是否是help命令
    Boolean versionFlag;//是否是查看版本命令
    String cpOption;//classPath路径
    String  clazz;//
    String[]  args;//执行clazz文件需要的参数
}

先对输入的命令进行正则表达式处理，判断是否符合 java 命令用法，不符合直接返回错误。

public class CmdValidator {
    private static final Pattern CMD_PATTERN = Pattern.compile("^java\\s+(-version|-\\?|-help|-cp|-classpath)\\s*(.*)$");
     public  static  boolean isValidCmd(String cmdLine){
         Matcher matcher=CMD_PATTERN.matcher(cmdLine);
         return matcher.matches();
     }
}

一开始我是想去用 if,else 的逻辑去判断命令行处理，类似于这样

 public void parseCmd(String[] args){
       if("-help".equals(args[1]) || "-?".equals(args[1])){
           System.out.println("java help");
       }else if("-verson".equals(args[1])){
           System.out.println("java version");
       }else if("-cp".equals(args[1])){
           System.out.println("java  -cp");
           System.out.println(args[2]+"  "+args[3]);
       }

代码看起来太丑陋了，而且这种代码只是我们实现的命令少，实现的命令多就会非常冗杂，所以我们用责任链模式优化一下。

我们定义了一个抽象类 CommandHandler，它代表责任链中的一个处理步骤。每个具体的处理者类（如 HelpHandler、VersionHandler 和 ClasspathHandler）都负责检查它是否可以处理给定的命令行参数。如果它不能处理，就将处理委托给责任链中的下一个处理者。

public abstract class CommandHandler {
    protected CommandHandler successor;

    public void setSuccessor(CommandHandler successor) {
        this.successor = successor;
    }

    public abstract void handleCommand(String[] args);
}

public class HelpHandler extends CommandHandler {
    @Override
    public void handleCommand(String[] args) {
        if ("-help".equals(args[1]) || "-?".equals(args[1])) {
            System.out.println("java help");
        } else if (successor != null) {
            successor.handleCommand(args);
        }
    }
}

public class VersionHandler extends CommandHandler {
    @Override
    public void handleCommand(String[] args) {
        if ("-version".equals(args[1])) {
            System.out.println("java version");
        } else if (successor != null) {
            successor.handleCommand(args);
        }
    }
}

public class ClassPathHandler extends CommadHandler{
    @Override
    public void handleCommand(String[] args) {
     if("-cp".equals(args[1])){
         System.out.println("successful");
         System.out.println("class文件的路径"+args[2]+"class文件"+args[3]+"交给下一节处理");
     } else if (successor != null) {
         successor.handleCommand(args);
     }
    }
}

public class Cmd {
    Boolean helpFlag;//是否是help命令
    Boolean versionFlag;//是否是查看版本命令
    String cpOption;//classPath路径
    String[]  args;//执行clazz文件需要的参数
    private CommandHandler handler;

   public  Cmd(String cmdLine){
         //解析命令行参数,以单个或者多个空格分开,这种方式目前不支持,因为如果输入的 路径名 中间有空格会导致下面解析失败
        if(!CmdValidator.isValidCmd(cmdLine)){
            System.out.println("Unrecognized option: -ewf\n" +
                    "Error: Could not create the Java Virtual Machine.\n" +
                    "Error: A fatal exception has occurred. Program will exit.");
            return;
        }
        //初始化责任链
        CommadHandler helpHandler=new HelperHandler();
        CommadHandler vesionHandler=new VersionHandler();
        CommadHandler classpathHandler=new ClassPathHandler();
        helpHandler.setSuccessor(vesionHandler);
        vesionHandler.setSuccessor(classpathHandler);
        handler=helpHandler;
        String[] args = cmdLine.trim().split("\\s+");
        parseCmd(args);
    }

    public void parseCmd(String[] args) {
        handler.handleCommand(args);
    }
}

在 Cmd 类中，我们初始化了责任链，然后调用 handler.handleCommand(args) 来开始处理命令行参数。

+------------------+          +------------------+
|   CommandHandler |          |     Cmd          |
+------------------+          +------------------+
| - successor      |          | - handler        |
+------------------+          +------------------+
       |                          |
       +--------------------------+
                          |
                 +------------------+
                 |  HelpHandler     |
                 +------------------+
                 |  handleCommand() |
                 +------------------+
                          |
                 +------------------+
                 |  VersionHandler  |
                 +------------------+
                 |  handleCommand() |
                 +------------------+
                          |
                 +------------------+
                 | ClasspathHandler |
                 +------------------+
                 |  handleCommand() |
                 +------------------+

这个逻辑图展示了这几个类之间的关系。CommandHandler 类是一个抽象类，它定义了一个 successor 属性，该属性表示责任链中的下一个处理者。具体的处理者类（HelpHandler、VersionHandler 和 ClasspathHandler）继承自 CommandHandler 类，并实现了 handleCommand 方法来处理命令行参数。Cmd 类初始化了责任链，并调用责任链的第一个处理者（HelpHandler）来处理命令行参数。

责任链模式的使用让代码的扩展性变好了。