IKVM 编程武林之.NET派的北冥神功

在编程武林中，Java派成立较久底子雄厚，虽然掌门人Sun已经老态龙钟，镇山之技的Java语言已经被后进的新秀.NET派的C#压得喘不过气来，甚至有时候Sun老大还得跑到.NET派潜伏学艺。但是百足之虫，死而不僵，一众Java派的拥趸们自认虽然Java渐渐技不如人，但是Java派成立日久，从Java演化过来的七十二门绝技绝非武林暴发户.NET派所能比拟，其中几大支派如apache，springsource各有绝技，而衍生出的帮会、黑社会等等更是不计其数，.NET派望尘莫及。

然而江湖传言有不世神功叫北冥神功，“北冥有鱼，其名为鲲，鲲之大，不知其几千里也……”，能够容纳几千里的大鱼必定是非常广阔的海洋，因而北冥神功正是寓含了广大恢宏之意，也体现了神功的威力。“可以吸取他人的内力以供己用，是迅速提升功力的捷径。内力既厚，天下武功无不为我所用，犹如北冥，大舟小舟无不载，大鱼小鱼无不容。”

.NET派的几位高人闭关苦练，竟然悟出北冥神功，此神功后曰：IKVM.NET.

江湖后辈小子Ray Linn偶习此神功，得心得一二，不敢自珍，特此记之，以壮大我.NET门派，千秋万代，一统江湖。

那日Ray偶来到apache支派，却看到Apache弟子们各施绝技，好不热闹. Ray对Apache绝技手痒已久，想来得习IKVM.NET已有时日，斗胆上前叫阵。迎战者哪Apache派中的小弟子，江湖人称:commons.collection.

二人拳脚来去，Ray却懒得与之多动手脚，随即默念真言：

ikvmc -assembly:commons -target:library -version:1.0.0.0 commons-collections-3.2.1.jar  

collection陡然萎靡在地，想是一身内功尽被Ray所吸去，Apache派人等尽皆失色，“我等苦练十余载，内力尽为汝一夕取去”，莫敢上前。

Ray回转.NET派，试练collection的神功，借助IKVM.OpenJDK.Core之神器，神功即成，试演如下：

using System;

using org.apache.commons.collections;
using org.apache.commons.collections.functors;

namespace MyLib
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            String name = "Tim";
            Predicate nameJohn = new EqualPredicate( "John" );
            Predicate nameTim = new EqualPredicate( "Tim" );
            Predicate instanceString = new InstanceofPredicate(typeof(String) );
            Predicate instanceDouble = new InstanceofPredicate(typeof(Double));
            Console.Out.WriteLine( "Is Name John?: " + nameJohn.evaluate( name ) );
            Console.Out.WriteLine("Is Name Tim?: " + nameTim.evaluate(name));
            Console.Out.WriteLine( "Is this a String?: " + instanceString.evaluate( name ) );
            Console.Out.WriteLine( "Is this a Double?: " + instanceDouble.evaluate( name ) );

        }
    }
}

相较原有神功：

import org.apache.commons.collection.Predicate;
import org.apache.commons.collection.functors.*;
String name = "Tim";
Predicate nameJohn = new EqualPredicate( "John" );
Predicate nameTim = new EqualPredicate( "Tim" );
Predicate instanceString = new InstanceofPredicate( String.class );
Predicate instanceDouble = new InstanceofPredicate( Double.class );
// Testing all predicates for "Tim"
System.out.println( "Is Name John?: " + nameJohn.evaluate( name ) );
System.out.println( "Is Name Tim?: " + nameTim.evaluate( name ) );
System.out.println( "Is this a String?: " + instanceString.evaluate( name ) );
System.out.println( "Is this a Double?: " + instanceDouble.evaluate( name ) );

竟然绝无二致。

偌大Java江湖，从此为我.NET所用，哇哈哈。

评论

50 楼 select*from爱 2010-06-08  

楼主有专业c#论坛推荐否？

49 楼 rdsuncn 2010-02-03  

互相抄袭以致如此境界，佩服

48 楼 wandou 2010-01-14  

不知道mono现在如何，以前我用它写了个demo,结果日期控件一到中文系统就崩溃了。
我用它编译了我写的一个项目，结果也不能正确运行，socket的行为与ms的不同。

47 楼 diddyrock 2010-01-11  

可是回头再想想，这个项目真的很有趣啊
也许java再不努力真的就是昨日黄花了

46 楼 diddyrock 2010-01-11  

lz文采真是好啊，东西也够深入。
但是作为一个java程序员，看到这种东西，第一眼的感觉就是愤怒啊，这不是硬要把鲜花插到牛粪上么。

45 楼 diddyrock 2010-01-11  

整个代码不超过1m？

44 楼 mathgl 2010-01-10  

我用 mono, ice来搭建一个实时车辆的系统，生产环境。 实际意义有用与否要试过才知道。

43 楼 mayang_lang 2010-01-06  

俺一直做J2EE开发，近来项目需要做做ASP.NET，第一次搜索就找到这么有趣味的帖子。呵呵……

42 楼 RednaxelaFX 2010-01-05  

icewubin 写道

Linux下开发桌面应用，QT是不是更适合？

我不知道哪个更好……假设某人系统上没有预先装好Mono，那Qt写的程序显然比Gtk#写的程序容易部署些（心理障碍小些）。不然的话……用“增强”的C++来写Qt程序跟用C#写Gtk#的程序哪个好貌似更多是个人喜好问题？或者像Miguel所期待的那样，以后能利用强化的Moonlight + out-of-browser能力用XAML/C#写Linux桌面应用也会是个有趣的选择。

41 楼 RednaxelaFX 2010-01-05  

iaimstar 写道

我想知道fx你这种不出三句话有两个链接的好习惯是怎么养出来的。。

我不想回头被“求详细”……顺手留下链接免得大家找起来烦。

iaimstar 写道

也就是说除了好玩和好看，目前还没有什么实际意义

我留的链接里不是颇有些实际有很多人用的东西嘛，至少Second Life的用户就很多……还要么，Banshee？F-Spot？DekiWiki（<< 部署实例）？

40 楼 iaimstar 2010-01-05  

我想知道fx你这种不出三句话有两个链接的好习惯是怎么养出来的。。

RednaxelaFX 写道

·熟悉.NET开发的人希望开发Linux、Mac等平台上的程序 -- Mono/Portable .NET
·熟悉.NET开发的人希望开发iPhone、Wii、PS3等平台上的程序 -- Mono
·熟悉.NET的人希望利用Java的优秀的服务器 -- Grasshopper （看这里的评论）
·熟悉.NET技术但希望降低软件成本，希望在Linux上部署ASP.NET应用 -- Mono
·熟悉Java的人希望迁移到.NET平台上 -- IKVM/Ja.NET
·.NET程序员希望以很小的成本使用Java已有的丰富的库 -- 同上
。。。

也就是说除了好玩和好看，目前还没有什么实际意义

39 楼 icewubin 2010-01-05  

Linux下开发桌面应用，QT是不是更适合？

38 楼 RednaxelaFX 2010-01-05  

liudun 写道

mono和ikvm有多大的实际意义？

要是用广告词语气的话，我会说实际意义在于“leverage”，在不同的场景下延用已掌握的技术/技巧。例如说：
·熟悉.NET开发的人希望开发Linux、Mac等平台上的程序 -- Mono/Portable .NET
·熟悉.NET开发的人希望开发iPhone、Wii、PS3等平台上的程序 -- Mono
·熟悉.NET的人希望利用Java的优秀的服务器 -- Grasshopper （看这里的评论）
·熟悉.NET技术但希望降低软件成本，希望在Linux上部署ASP.NET应用 -- Mono
·熟悉Java的人希望迁移到.NET平台上 -- IKVM/Ja.NET
·.NET程序员希望以很小的成本使用Java已有的丰富的库 -- 同上
  不止一次见到有人拿JRuby、Rhino之类的Java实现的脚本引擎用IKVM放到.NET上跑了……人家就是有这乐子
·希望在程序中嵌入高级语言运行环境作为脚本或高级开发语言 -- Mono （看Second Life或者Unity）
  Mono虽然比不上一些主流的JVM先进，但它的执行速度好歹还是比CPython和CRuby这些脚本引擎快多了，自带的库也很丰富（同时也可根据需要裁剪），甚至有对SIMD、continuation等的支持
·希望在资源极度受限的环境中用类型安全的语言、在托管环境中开发 -- Portable.NET （看这里提到的几个实例）
·Linux开发者希望借用.NET的理念在Linux上做开发 -- Mono
  这是Miguel创始Mono计划的初衷，为了在Linux上能更方便的开发桌面应用之类的；他觉得C做这种事情太麻烦了。
  好吧现在的话用Vala也可以……
·自由软件世界的同志不愿意看到微软树立了行业标准（CLI、C#）而大摇大摆 -- Portable .NET

随便举了些场景的例子。大家都有自己的算盘，有自己的需求；如果某东西的成熟度正好能满足场景与需求，那就拿来用呗 >_<b

37 楼 liudun 2010-01-05  

高手很多啊。

mono和ikvm有多大的实际意义？

36 楼 RednaxelaFX 2009-12-30  

icewubin 写道

我没有什么证据，随口说一些功能上的例子吧，例如很好用的java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger类，底层使用了不开源的sun.misc.Unsafe（未必不开源，实际上是我没花时间找，默认的JDK中貌似没有这个类的源代码），如果对应到CLR中不知能否正确实现AtomicInteger类的功能。

基本上整个JDK都开源了，像Unsafe这么重要的类型要是不开源那也未免太不厚道了 XD

以java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger举例：
AtomicInteger.compareAndSet()的实现如下：

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

该实现依赖于sun.misc.Unsafe。在class文件被加载时，sun.misc.Unsafe.compareAndSwapInt()就被识别为intrinsic方法了。
vmSymbols.hpp

do_intrinsic(_compareAndSwapInt,        sun_misc_Unsafe,        compareAndSwapInt_name, compareAndSwapInt_signature, F_RN) \
do_name(     compareAndSwapInt_name,                          "compareAndSwapInt")                                   \
do_signature(compareAndSwapInt_signature,                     "(Ljava/lang/Object;JII)Z")                            \

在解释模式下，Unsafe.compareAndSwapInt()被实现为：
unsafe.cpp

UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSwapInt(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jint e, jint x))
  UnsafeWrapper("Unsafe_CompareAndSwapInt");
  oop p = JNIHandles::resolve(obj);
  jint* addr = (jint *) index_oop_from_field_offset_long(p, offset);
  return (jint)(Atomic::cmpxchg(x, addr, e)) == e;
UNSAFE_END

通用的Atomic::cmpxchg()实现为：
atomic.cpp

unsigned Atomic::cmpxchg(unsigned int exchange_value,
                         volatile unsigned int* dest, unsigned int compare_value) {
  assert(sizeof(unsigned int) == sizeof(jint), "more work to do");
  return (unsigned int)Atomic::cmpxchg((jint)exchange_value, (volatile jint*)dest,
                                       (jint)compare_value);
}

在Windows/x86（非AMD64）上的实现为：

inline jint     Atomic::cmpxchg    (jint     exchange_value, volatile jint*     dest, jint     compare_value) {
  // alternative for InterlockedCompareExchange
  int mp = os::is_MP();
  __asm {
    mov edx, dest
    mov ecx, exchange_value
    mov eax, compare_value
    LOCK_IF_MP(mp)
    cmpxchg dword ptr [edx], ecx
  }
}

本来是可以直接用Win32 API中的InterlockedCompareExchange()，不过Sun的工程师觉得这个函数在Win95上跑不了所以就干脆自己写汇编了。
这里的重点就是x86的cmpxchg指令。这是一种compare-and-swap（CAS）系的指令。

在编译模式下，JIT会识别出对Unsafe.compareAndSwapInt()的调用。其中-client编译器（也称为C1）在x86上会通过下面一系列调用最终生成cmpxchg指令：
c1_LIRGenerator_x86.cpp

else if (type == intType)
  __ cas_int(addr, cmp.result(), val.result(), ill, ill);

c1_LIR.cpp

append(new LIR_OpCompareAndSwap(lir_cas_int, addr, cmp_value, new_value, t1, t2));

c1_LIRAssembler_x86.cpp

else if (op->code() == lir_cas_int) {
  __ cmpxchgl(newval, Address(addr, 0));
}

assembler_x86.cpp

// The 32-bit cmpxchg compares the value at adr with the contents of rax,
// and stores reg into adr if so; otherwise, the value at adr is loaded into rax,.
// The ZF is set if the compared values were equal, and cleared otherwise.
void Assembler::cmpxchgl(Register reg, Address adr) { // cmpxchg
  if (Atomics & 2) {
     // caveat: no instructionmark, so this isn't relocatable.
     // Emit a synthetic, non-atomic, CAS equivalent.
     // Beware.  The synthetic form sets all ICCs, not just ZF.
     // cmpxchg r,[m] is equivalent to rax, = CAS (m, rax, r)
     cmpl(rax, adr);
     movl(rax, adr);
     if (reg != rax) {
        Label L ;
        jcc(Assembler::notEqual, L);
        movl(adr, reg);
        bind(L);
     }
  } else {
     InstructionMark im(this);
     prefix(adr, reg);
     emit_byte(0x0F);
     emit_byte(0xB1);
     emit_operand(reg, adr);
  }
}

在else分支中，生成的0x0F 0xB1就是cmpxchg。

在.NET上，对应的功能由System.Threading.Interlocked提供。Unsafe.compareAndSwapInt()对应的是System.Threading.Interlocked.CompareExchange()。底下依赖的x86指令也同样是cmpxchg。
Interlocked类在.NET 1.0的时候就已经有了，而AtomicInteger是Java 5新增的，这个嘛……

35 楼 ray_linn 2009-12-30  

icewubin 写道

RednaxelaFX 写道

JVM的性能进步对上层应用的影响不可谓不大。其中一个有趣的侧面是Sun的javac：从JDK 1.3开始它就会忽略-o编译开关——Sun认为在Java源码到JVM字节码过程中的优化没多少必要，反正HotSpot能提供足够优化。虽说这个设计到底是不是真的合理还可以商榷……

JVM的实现自然也会影响到库的实现。之前正好记过一篇关于反射调用方法的一个log，也算是能扯上关系。

还是你对VM相关的技术更了解，我只是知道，拍脑袋认为的一些个人观点而已。

我没有什么证据，随口说一些功能上的例子吧，例如很好用的java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger类，底层使用了不开源的sun.misc.Unsafe（未必不开源，实际上是我没花时间找，默认的JDK中貌似没有这个类的源代码），如果对应到CLR中不知能否正确实现AtomicInteger类的功能。

还有像在多核CPU下transient关键字在JVM自己的不同版本中实现都不一样，不知道CLR会如何处理。

System.Threading.Interlocked.CompareExchange() = sun.misc.Unsafe.compareAndSwapInt().

AtomicInteger.incrementAndGet()=Interlocked.Increment(ref foo);

通过C#的等价替代，很自然就实现java基础类库的CLR版，（由于IKVM根本不依赖于JDK，所以必须提供自己的CLR版java类库以便让自己的java应用引用）

34 楼 icewubin 2009-12-29  

RednaxelaFX 写道

JVM的性能进步对上层应用的影响不可谓不大。其中一个有趣的侧面是Sun的javac：从JDK 1.3开始它就会忽略-o编译开关——Sun认为在Java源码到JVM字节码过程中的优化没多少必要，反正HotSpot能提供足够优化。虽说这个设计到底是不是真的合理还可以商榷……

JVM的实现自然也会影响到库的实现。之前正好记过一篇关于反射调用方法的一个log，也算是能扯上关系。

还是你对VM相关的技术更了解，我只是知道，拍脑袋认为的一些个人观点而已。

我没有什么证据，随口说一些功能上的例子吧，例如很好用的java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger类，底层使用了不开源的sun.misc.Unsafe（未必不开源，实际上是我没花时间找，默认的JDK中貌似没有这个类的源代码），如果对应到CLR中不知能否正确实现AtomicInteger类的功能。

还有像在多核CPU下transient关键字在JVM自己的不同版本中实现都不一样，不知道CLR会如何处理。

33 楼 RednaxelaFX 2009-12-29  

ray_linn 写道

幸存者 写道

ray_linn 写道

这里我想到如果实现动态ngen--似乎更美妙，只ngen到被调用的那些方法，可以称为动态ngen或者静态hotspot

动态ngen？和jit有什么区别？除非把native code保存到磁盘上，那倒算是有区别，不过那样似乎就把ngen和jit的缺点都占了——既不能动态优化，又必须在运行时编译。

我的意思是对于GAC里的类，替换被调用的IL为native code，这样之后的所有调用都是native code，而未被调用的IL则继续保持原来的格式。

谈到这个话题不得不提JTL式的编译器……just-too-late 

32 楼 RednaxelaFX 2009-12-29  

JPython已经不叫JPython很久了……现在是Jython。该计划一直半死不活，到去年才开始重获生机开始快速发展。看看SourceForge中间有些版本是断的……
IronPython是从2.0开始转用DLR的（或者说把DLR剥离出来的）。剥离出来的DLR原本就是IronPython 1.x的一部分，独立出来之后为什么性能会降低……？随着经验的积累，在DLR的tuning也比IronPython 1.x的时代要好了。IronPython 2.6的性能比IronPython 2.0的性能……well有些地方因为实现的功能更复杂了所以……那不是DLR的错嗯。至少IronPython 2.6的启动速度比2.0快多了，在DLR的解释器的协助下。

DLR里的很多优化技巧也跟源于Smalltalk/Self系的技术，跟HotSpot的有相似的源头；像是callsite caching、hidden class等……用起来也很方便。

31 楼 ray_linn 2009-12-29  

幸存者 写道

ray_linn 写道

这里我想到如果实现动态ngen--似乎更美妙，只ngen到被调用的那些方法，可以称为动态ngen或者静态hotspot

动态ngen？和jit有什么区别？除非把native code保存到磁盘上，那倒算是有区别，不过那样似乎就把ngen和jit的缺点都占了——既不能动态优化，又必须在运行时编译。

我的意思是对于GAC里的类，替换被调用的IL为native code，这样之后的所有调用都是native code，而未被调用的IL则继续保持原来的格式。