📞 🤱🏾 🙋 संकलन की कोशिश / पकड़ / अंत में JVM के लिए 🐭 🤚🏾 💅

शुरू करने के बजाय

लेख के लेखक, एलन कीफर ¹ , एक बीमा व्यवसाय सॉफ़्टवेयर कंपनी, गाइडवेयर सॉफ़्टवेयर ² के प्रमुख वास्तुकार हैं। अभी भी एक वरिष्ठ डेवलपर के रूप में, उन्होंने गोसु ³ भाषा में काम में भाग लिया। विशेष रूप से, एलन ने भाषा को जावा बाइटकोड में संकलित करने के मुद्दों से निपटा।

यह लेख 2009 में लिखा गया था और जेवीएम संस्करण 1.6 में / अंत में कोशिश / पकड़ने / लागू करने के विवरण के लिए समर्पित है। इसे पढ़ने के लिए, आपको जावा सिंटैक्स का बुनियादी ज्ञान होना चाहिए, साथ ही बाइट कोड के उद्देश्य को समझना चाहिए, जिनमें से शीट कट के नीचे हैं। इसके अलावा लेख के अंत में SCJP के मुश्किल कार्यों के समान उदाहरणों की एक श्रृंखला है।

जेवीएम के इंटर्न

वर्तमान में हम जिन चीजों पर काम कर रहे हैं, उनमें से एक हमारी "होम" भाषा को जावा बाइटकोड में संकलित करना है। (संदर्भ के लिए: मैं यह नहीं कह सकता कि हम कब समाप्त करेंगे। लगभग भी। भले ही यह भविष्य के रिलीज में गिर जाएगा।) मजेदार यह है कि जेवीएम के इनसाइड का अध्ययन किया जाए, साथ ही अपनी भाषा के सभी कमबख्त तेज कोनों को ढूंढा जाए। लेकिन सभी "मज़ेदार" और तेज कोनों में ऑपरेटरों से आते हैं जैसे कि कोशिश / पकड़ / अंत में। इसलिए, इस बार, मैं दर्शन या चपलता में नहीं जाऊंगा। इसके बजाय, मैं जेवीएम में तल्लीन करूंगा, जहां सबसे ज्यादा जरूरत नहीं है (या नहीं करना चाहते हैं)।

यदि दो सप्ताह पहले आपने मुझसे अंततः ब्लॉक के बारे में पूछा, तो मैं सुझाव दूंगा कि उनका प्रसंस्करण JVM में लागू किया गया है: यह भाषा का मूल भाग है, इसे बिल्ट-इन होना चाहिए, है ना? जब मुझे पता चला तो मेरे आश्चर्य की कल्पना कीजिए: नहीं, ऐसा नहीं है। वास्तव में, आखिरकार कोशिशों या संबद्ध कैच-ब्लॉक के बाद सभी संभावित जगहों पर बस ब्लॉक कर दिए जाते हैं। ये ब्लॉक "कैच (थ्रोबेबल)" में लिपटे हुए हैं, जो अंत में ब्लॉक खत्म होने के बाद एक अपवाद फेंक देंगे। जो कुछ भी शेष है वह अपवाद तालिका को मोड़ने के लिए है ताकि प्रतिस्थापित अंत में ब्लॉक छोड़ दिया जाए। वैसे कैसे? (एक छोटा चेतावनी: JVM 1.6 से पहले, आखिरकार ऑपरेटर के लिए, पूर्ण प्रतिस्थापन के बजाय, जाहिरा तौर पर, सबरूटीन्स का उपयोग किया गया था। लेकिन अब हम संस्करण 1.6 के बारे में बात कर रहे हैं, जिसमें उपरोक्त सभी लागू होते हैं।)

यह समझने के लिए कि क्या यह दृष्टिकोण समझ में आता है, थोड़ा पीछे हटें और देखें कि जेवीएम अपवादों को कैसे संभालता है। उनका प्रसंस्करण एक विशेष विधि का उपयोग करके ब्लॉक / कोशिश ब्लॉकों को घोषित करने के रूप में जेवीएम में बनाया गया है। आप सभी को यह कहना आवश्यक है कि "बिंदु A और बिंदु B के बीच, E का कोई भी अपवाद बिंदु C पर कोड द्वारा संभाला जाना चाहिए"। आपको इन घोषणाओं में से कई की आवश्यकता हो सकती है। जब इस विधि के लिए एक अपवाद पारित किया जाता है, तो JVM अपने प्रकार के आधार पर उपयुक्त कैच ब्लॉक को खोज लेगा।

एक कोशिश / पकड़ ब्लॉक का एक सरल उदाहरण

एक साधारण उदाहरण पर विचार करें:

public void simpleTryCatch() { try { callSomeMethod(); } catch (RuntimeException e) { handleException(e); } }

उसके लिए, आप नीचे दिए गए बाइटकोड के साथ समाप्त हो जाएंगे। (मैं JVM तंत्र सीखने के लिए एक अमूल्य उपकरण, ASM एक्लिप्स द्वारा प्रस्तुत प्रारूपण का उपयोग करता हूं। मुझे ऐसा लगता है कि इस प्रारूप में कोड पढ़ना बहुत आसान है। "L0" और जैसे कोड लेबल हैं।)

 public simpleTryCatch()V TRYCATCHBLOCK L0 L1 L2 java/lang/RuntimeException L0 ALOAD 0 INVOKEVIRTUAL test/SimpleTryCatch.callSomeMethod()V L1 GOTO L3 L2 ASTORE 1 ALOAD 0 ALOAD 1 INVOKEVIRTUAL test/SimpleTryCatch.handleException(Ljava/lang/RuntimeException;)V L3 RETURN

इसलिए, हम पूरे स्टेट ब्लॉक को कवर करने के लिए कैच स्टेटमेंट (लेकिन अंत में GOTO स्टेटमेंट नहीं) को बताते हैं, और RuntimeException के मामले में, L2 को कंट्रोल करते हैं। यदि प्रयास स्टेटमेंट पूरा हो जाता है, तो आपको कैच स्टेटमेंट पर कूदना होगा और निष्पादन जारी रखना होगा। यदि RuntimeException हैंडलर को कहा जाता है, तो स्टैक के शीर्ष पर अपवाद है, और हम इसे एक स्थानीय चर में सहेजते हैं। फिर हम पॉइंटर को "इस" और उस क्रम में अपवाद को हैंडल करते हैं, जिसे हैंडलएक्सैप्शन विधि कहा जाता है। उसके बाद, शेष कोड को अंत तक निष्पादित किया जाता है। हालांकि, अगर कोई अतिरिक्त कैच ब्लॉक होता, तो हम इसे कूदते।

कोशिश / पकड़ / अंत में उदाहरण ब्लॉक

अब अंत में एक अतिरिक्त ब्लॉक और एक अतिरिक्त कैच स्टेटमेंट जोड़ें और देखें कि बाइटकोड में क्या होता है। निम्नलिखित पूरी तरह से वंचित उदाहरण लें:

 public void tryCatchFinally(boolean arg) { try { callSomeMethod(); if (arg) { return; } callSomeMethod(); } catch (RuntimeException e) { handleException(e); } catch (Exception e) { return; } finally { callFinallyMethod(); } }

इस मामले में, हमें बहुत कम स्पष्ट बाइट कोड मिलते हैं:

 public tryCatchFinally(Z)V TRYCATCHBLOCK L0 L1 L2 java/lang/RuntimeException TRYCATCHBLOCK L3 L4 L2 java/lang/RuntimeException TRYCATCHBLOCK L0 L1 L5 java/lang/Exception TRYCATCHBLOCK L3 L4 L5 java/lang/Exception TRYCATCHBLOCK L0 L1 L6 TRYCATCHBLOCK L3 L7 L6 TRYCATCHBLOCK L5 L8 L6 L0 ALOAD 0 INVOKEVIRTUAL test/SimpleTryCatch.callSomeMethod()V L9 ILOAD 1 IFEQ L3 L1 ALOAD 0 INVOKEVIRTUAL test/SimpleTryCatch.callFinallyMethod()V L10 RETURN L3 ALOAD 0 INVOKEVIRTUAL test/SimpleTryCatch.callSomeMethod()V L4 GOTO L11 L2 ASTORE 2 L12 ALOAD 0 ALOAD 2 INVOKEVIRTUAL test/SimpleTryCatch.handleException(Ljava/lang/RuntimeException;)V L7 ALOAD 0 INVOKEVIRTUAL test/SimpleTryCatch.callFinallyMethod()V GOTO L13 L5 ASTORE 2 L8 ALOAD 0 INVOKEVIRTUAL test/SimpleTryCatch.callFinallyMethod()V RETURN L6 ASTORE 3 ALOAD 0 INVOKEVIRTUAL test/SimpleTryCatch.callFinallyMethod()V ALOAD 3 ATHROW L11 ALOAD 0 INVOKEVIRTUAL test/SimpleTryCatch.callFinallyMethod()V L13 RETURN

तो यहाँ क्या हो रहा है? (ध्यान दें कि लेबल उस क्रम में क्रमांकित हैं, जिसमें वे कंपाइलर द्वारा बनाए गए थे, न कि वे कोड में जिस क्रम में थे।) सबसे पहले, आप देखेंगे कि दोनों अपवाद हैंडलिंग ब्लॉक अब दो में विभाजित हैं: L0 से L1 और L3 से। से L4 तक। यह इसलिए हुआ क्योंकि रिटर्न स्टेटमेंट के कारण एल 1 और एल 3 के बीच आखिरकार ब्लॉक डाला गया था।

इस कारण से कि अंतत: ब्लॉक से फेंके गए अपवादों को एक ही कोशिश के बयान से जुड़े पकड़ने वाले ब्लॉक द्वारा नियंत्रित नहीं किया जाना चाहिए, संबंधित तालिका को अपवाद तालिका से हटा दिया गया है। एक अपवाद प्रकार के बिना तालिका में रिकॉर्ड अंत में ब्लॉक को संदर्भित करता है। उन्हें किसी भी प्रकार के अपवादों को एक कोशिश बयान से या कैच ब्लॉक से संभालना चाहिए, और उन्हें किसी भी अंतिम रूप से ब्लॉक किए गए विकल्प को अनदेखा करना चाहिए। इस प्रकार, अंत में ब्लॉक समान अंततः ब्लॉक द्वारा फेंके गए अपवादों को नहीं पकड़ेंगे। इस तरह की तीन प्रविष्टियाँ थीं, क्योंकि अंत में, ट्राई ब्लॉक के अंदर डाला गया, कैच (एक्सेप्शन) ब्लॉक में रिटर्न स्टेटमेंट भी शामिल है।

आपको यह देखकर भी आश्चर्य हो सकता है कि आखिरकार कोड 5 (पांच) बार में होता है। पहले अंत में प्रतिस्थापित, कोशिश ब्लॉक के रिटर्न स्टेटमेंट के अनुसार, एल 1 और एल 3 के बीच होता है। दूसरा अंत में ब्लॉक थोड़ा अधिक भ्रमित होता है: इसे पहले कैच ब्लॉक के अंत में डाला जाता है, जो बाद में बाकी कोड के माध्यम से कूदता है। (व्यक्तिगत रूप से, मेरा मानना है कि यहां अगले एम्बेडिंग के बजाय अंत में संक्रमण करना आवश्यक था।) दूसरी बार ब्लॉक में रिटर्न स्टेटमेंट से पहले तीसरी बार यह L8 और L6 के बीच दिखाई देता है। चौथी बार अंत में ब्लॉक L6 और L11 के बीच कोड में दिखाई देता है, जो अपवाद के मामले से मेल खाता है: आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि अंत में ब्लॉक को किसी ब्लॉक या किसी भी पकड़ने वाले ब्लॉक में फेंके गए अपवाद के अपवाद के रूप में निष्पादित किया जाएगा। ध्यान दें कि अपवाद सहेजा गया है जैसे कि कुछ भी नहीं हुआ था, अंत में बयान कहा जाता है, जिसके बाद अपवाद को लोड किया जाता है और फिर से फेंक दिया जाता है। अंतिम अंत में ब्लॉक, नियंत्रण ब्लॉक के अंत से गुजरता है।

यदि हमने प्रयास / कैच या अंतिम रूप से ब्लॉक करने का प्रयास किया था, तो सब कुछ भी अजीब हो जाएगा। एक आंतरिक प्रयास ब्लॉक के रिटर्न स्टेटमेंट के लिए आवश्यक है कि आंतरिक और बाहरी दोनों प्रकार के प्रयासों के अंत में इसके लिए प्रतिस्थापित किया जाए। अपवाद तालिका को कॉन्फ़िगर किया जाना चाहिए ताकि आंतरिक द्वारा फेंका गया अपवाद अंत में बाहरी कैच और अंत में स्टेटमेंट द्वारा पकड़ा जाए, और बाहरी द्वारा फेंका गया अपवाद किसी के द्वारा नहीं पकड़ा जाए। अब आप शायद यह कल्पना करने की कोशिश कर रहे हैं कि आपके कंपाइलर ने सेट के टेबल को किस तरह से और कैसे पॉपुलेट किया जाए, यह जानने के लिए आपके कंपाइलर ने क्या सेट किया है।

यह पता लगाना दिलचस्प होगा कि कम से कम मेरे लिए, कैसे जेवीएम के रचनाकारों ने वर्चुअल मशीन में एम्बेड करने के बजाय अंत में बयान को कंपाइलर में चिपकाने का फैसला किया। जाहिर है, कंपाइलर के साथ इस काम को करने से वर्चुअल मशीन को सरल बनाया जा सकता है, लेकिन यह हमारे जैसे लोगों के लिए जीवन को थोड़ा कठिन बना देता है जो जेवीएम के लिए दूसरी भाषा बनाते हैं।

कस्टम उदाहरण

यह समझना कि संकलक कैसे लागू किया जाता है, कुछ गैर-मानक मामलों को समझना आसान बनाता है। उदाहरण के लिए:

 try { return "foo"; } finally { return "bar"; }

परिणाम "बार" होगा, क्योंकि अंत में विवरण को वापसी विवरण से पहले प्रतिस्थापित किया जाएगा, जिसका अर्थ है कि अंत में ब्लॉक से वापसी को पहले कहा जाएगा, और कोशिश ब्लॉक से वापसी बिल्कुल भी नहीं कहा जाएगा।

 String value = "foo"; try { return value; } finally { value = "bar"; }

परिणाम "फू" होगा क्योंकि रिटर्न स्टेटमेंट के लिए मूल्य को अंततः स्टेटमेंट कहने से पहले धकेल दिया जाएगा, जिसके बाद इसे बहाल किया जाएगा और वापस कर दिया जाएगा। (मेरा उदाहरण यह नहीं दिखाता है, लेकिन यह ठीक वैसा ही है जैसा कि आप देखेंगे कि आप बायटेकोड को देखेंगे।) इस प्रकार, अंत में ब्लॉक में "मान" के मूल्य को बदलने से रिटर्न स्टेटमेंट का कोई मूल्य नहीं है। और अंत में, कुछ इस तरह:

 while(true) { try { return "foo"; } finally { break; } } return "bar";

परिणाम "बार" होगा। यह मेरे लिए भी आश्चर्य की बात थी, लेकिन सब कुछ तार्किक है यदि आप जानते हैं कि ब्रेक स्टेटमेंट बायोटेक में सिर्फ गोटो है। यानी जब अंत में ब्लॉक को आंतरिक रिटर्न स्टेटमेंट के हिस्से के रूप में प्रतिस्थापित किया जाता है, तो GOTO स्टेटमेंट को RETURN स्टेटमेंट से पहले कहा जाता है, जिससे लूप बाहर निकल जाता है। (वही अंत में ब्लॉक के अंदर जारी बयान के लिए जाता है।)

निष्कर्ष

हमारे भाग के लिए, हमने अपरिभाषित शब्दार्थ के कारण अंततः ब्लॉक के अंदर रिटर्न, ब्रेक और स्टेटमेंट को प्रतिबंधित करने का निर्णय लिया, जैसा कि C # में किया गया है। (और मुझे लगता है कि एक अच्छी कंपनी उन लोगों से एकत्र हुई है जिन्होंने ऐसा निर्णय लिया है।)

अगर किसी को यह लेख शिक्षाप्रद लगता है, तो मेरी योजना है कि अन्य दिलचस्प चीजों के बारे में कुछ नोट्स लिखने की योजना है जो कि हम बायटेकोड उत्पन्न करते समय सामना करते थे। वे दोनों सीधे जेवीएम से संबंधित होंगे, और हमारी भाषा और जावा के बीच विभिन्न असंगतियों, जैसे कि क्लोजर, एक्सटर्नल फ़ंक्शंस और जेनरिक।

शब्दकोष

subroutine = उप-दिनचर्या
कथन = कथन
प्रतिस्थापन = inlining
अपवाद = अपवाद
बाहरी फ़ंक्शन = एन्हांसमेंट = विस्तार फ़ंक्शन = मिक्सिन

संदर्भ

[१] devblog.guidewire.com/author/akeefer
[२] www.guidewire.com
[३] gosu-lang.org

संकलन की कोशिश / पकड़ / अंत में JVM के लिए