مستخلص:

تبين هذه الوثيقة أسلوب تحويل كود  برامج لغة جافا إلى كود أصيل لويندوز باستخدام إصدارة محددة من GNU Compiler Collection (GCC) ذي المصدر المفتوح تعمل تحت ويندوز و مجهزة خصيصا لهذا الغرض. تبين الوثيقة كيفية اتمام هذه العملية مع خيارات الربط الستاتيكي أو الديناميكي لكود غير ذي واجهة مستخدم رسومية  أو ذي واجهة مستخدم رسومية.

 

الكلمات المفتاحية:

Java, Open Source, GCC, GCJ, Native Compile, Windows, AWT, Swing, SWT, SwingWT, Eclipse, Static Linking, Dynamic Linking, GUI

 

تاريخ:

• الإصدارة 1.00 بتاريخ 18-7-2004 بواسطة TheUnforgiven

التعديلات: - كتابة الوثيقة الأساسية.

 

رخصة الإستخدام:

الإصدار 0.9

• الحقوق الفكرية لهذه الوثيقة ملك لكاتبها و لمجتمع الكمبيوتر العربي http://www.arabcc.net
• يسمح الكاتب بنسخ هذه الوثيقة كاملة في الصورة التي أتت عليها بلا تغيير وتوزيعها غير الربحي.
• يرحب الكاتب ومدير المشروع  بالمشاركات و الإضافات لهذه الوثيقة في صفحة المناقشة الرسمية لهذه الوثيقة أو على بريده الإلكتروني وستضاف في حال الموافقة عليها مع التنويه بالكاتب.
• في حالة استفادتك من هذه الوثيقة يتمنى منك الكاتب أن تدعو له بالخير.
• في حالة تغيرإصدارة رخصة الإستخدام فإنه يسمح بتوزيع أي وثيقة على رخصة الإستخدام الموجودة داخل نسخة الوثيقة نفسها.

 

مشروع الوثيقة التقنية من مجتمع الكمبيوتر العربي:

مشروع الوثيقة التقنية مشروع تطوعي من مجتمع الكمبيوتر العربي يهدف إلى وضع معلومات تقنية مركزة و متقدمة في وثائق قابلة للتنزيل من الوب وسهلة الطباعة ومسموح بتوزيعها حسب رخصة الإستخدام. هذه الوثائق ستكون قابلة للنمو و الزيادة و التصحيح من قبل من يتطوع. ينتج من ذلك زيادة المعرفة حتى للكاتب نفسه و إخراج جهد تعاوني يصبح مرجعا في موضوع الوثيقة للجمهور التقني العربي. للمزيد من المعلومات و لمعرفة أسلوب المشاركة و معاييرها الرجاء زيارة صفحة المشروع.

تحويل جافا إلى كود أصيل باستخدام GCJ تحت ويندوز

 

سأقوم هنا بشرح مبسط لكيقية تحويل Compile))  شفرة مصدر لبرنامج مكتوب بجافا إلى كود أصيل باستخدام الكومبايلر الأسطوري مفتوح المصدر GCC.  العملية ممكنة تحت ويندوز أو لينوكس و يمكن عمل تحويل إلى ملف تنفيذي أو مكتبة ربط( لكل من ويندوز أو لينوكس) مستقل بذاته ولا يحتاج إلى وجود أي آلة افتراضية لجافا Java Virtual Machine في الجهاز المراد تشغيل البرنامج عليه و هذا هو الفرق بين هذه الطريقة و الطريقة المنتهجة من بعض البرامج الصغيرة التي تخرج ملف exe لتشغيل برامج جافا بدون عمل تحويل لكود أصيل و إنما يقوم هذا الملف التنفيذي بمجرد البحث عن آلة جافا الإفتراضية في الجهاز وتشغيل البرنامج عن طريقها ولا يعمل البرنامج بدون وجودها. العملية المشروحة هنا هي تحت ويندوز لإنتاج ملف تنفيذي exe لويندوز.

 

 

 

جافا و حركة المصدر المفتوح:

تبنت حركة المصدر المفتوح لغة جافا بدرجة كبيرة. من المشاريع الكبرى مفتوحة المصدر المتضمنة تقنيات جافا Eclipse و NetBeans و Tomcat و JBoss وغيرها الكثير ولكن ما يعنينا هنا هو مشروع GCC وهذه الحروف هي اختصار GNU Compiler Collection وهو أداة التطوير الرئيسية في Linux/Unix  وحركة المصادر المفتوحة. يحوي GCC محولات ( (Compilers للعديد من لغات البرمجة منها GCC (GNU C Compiler) و GCJ (GNU Java Compiler). يعامل GCJ جافا كأية لغة أخرى  مدعومة ويسمح بعمل تحويل إلى كود أصيل باستعمال تحسينات Optimization عالية الكفاءة مستعارة من GCC حيث أن جافا هي في الحقيقة مجموعة جزئية من C++. تسمح مجموعة محولات GCC بتكامل وثيق أيضا بين جافا و C++ عبر ال Compiled Native Interface (CNI) الأسهل والأكثر مباشرة  من أسلوب Java Native Interface (JNI) القياسي. يستطيع GCJ أيضا (وهي الميزة الأساسية التي سنستخدمه فيها في هذا المقال) عمل تحويل لكود جافا إلى كود أصيل Native Code)) بحيث لاتعود لغة جافا مترجمة (Interpreted) و إنما محولة (Compiled). بمعنى آخر لايوجد ByteCode و إنما كود تنفيذي.

GCJ يمكنه الآن ترجمة كود جافا ويدعم مكتبة الأصناف حتى الإصدارة 1.2(مع الكلمة المفتاحية assert من 1.4) باستثناء حزمتي Swing و AWT الذي يجري العمل عليهما حاليا. لاحظ أن كل الأصناف مكتوبة من قبل مبرمجي المصدر المفتوح ضمن مشروع  GNU Classpath.  رغم أن كتابة حزمتي Swing و AWT لم تكتمل فإنه بالمقابل يمكن تحويل برامج بواجهة رسومية مكتوبة ياستخدام حزمة SWT من مشروع Eclipse  (من تنفيذ IBM أساسا) و التي تلقى رواجا بين مبرمجي جافا مؤخرا.

 

 

حسنا إذا يمكنك إذا بناء برامج بواجهة مستخدم رسومية لسطح المكتب بلغة جافا تحت  GCJ(أو تحت Sun JDK أيضا بالطبع)  باستخدام حزمة SWT. يمكنك الحصول على ملف ال jar و التوثيق من موقع مشروع Eclipse.

على الرغم من أن تعلم واجهة برمجة SWT سهل ,حيث أن التوثيق واضح وهي  تشبه  Swingإلى حد ما, لكن ماذا لو أنك تكاسلت عن تعلم SWT ولكنك تريد الإستفادة من ميزة التحويل الأصيل في  GCJ. أو أن لديك كود موجود مكتوب ب Swing/AWT وتريد تحويله لكود أصيل في GCJ ؟

رغم أن الحل الحقيقي هو الإنتظار حتى تنتهي كتابة حزمتي Swing و AWT في GNU Classpath فإن حلا مؤقتا فعالا ظهر حديثا في مشروع  يسمى  SwingWTأشبه بالجسر. تقوم هذه الحزمة باستخدام واجهة برمجة Swing و AWT و لكنها تنفذ باستخدام SWT. أي أنك تكتب Swing/AWT وتحصل على SWT.

لنجعل هذا كله يعمل معا ونجعل الحياة أسهل في نفس الوقت فإننا سنستعمل (وهو كل ماتحتاجه) الملف المضغوط التالي: gcc34-20040607.tar.bz2 الذي يمكنك تنزيله من الموقع http://www.thisiscool.com/gcc_mingw.htm

44 ميجابات تقريبا.

ماذا يحوي هذا الملف؟

يحوي GCC 3.4 و مايلزم لعمله في ويندوز مرقوعا برقع لم تتم الموافقة عليها بعد. ومايلزم لتحويل كود SWT و AWT و Swing (الأخيران باستخدام SwingWT).

 

إلى العمل:

التعليمات التالية ستعمل فقط على الإصدارة الخاصة من GCC الموجودة في الملف المذكور أعلاه من الموقع المحدد.

• فككت ضغط الملف المذكور أعلاه باستخدام WinRar إلى القرص C فحصلت على المجلد

 c:\ thisiscool-gcc

• من سطر الأوامر اذهب إلى C:\thisiscool-gcc\gcc-3.4\bin سنجري دائما عمليات التحويل انطلاقا من هنا حتى لا ندخل في عمليات إعداد معقدة
• لنبدأ ببرنامج بلا واجهة مستخدم رسومية. فلنفرض أن لديك الملف التالي المسمى Hello.java في المجلد c:\w\hello

 

 

• سنجرب الآن نمط التحويل مع الربط الستاتيكي لبرنامج غير ذي واجهة مستخدم رسومية.
• أدخل الأمر gcc-lib orig للتحويل إلى نمط الربط المذكور. ستظهر الرسالة التالية دلالة على النجاح:

gcj will link statically with the original libraries.

 

• سنقوم الآن بتحويل البرنامج باستخدام الأمر التالي:

gcj "c:\w\hello\Hello.java" --main=Hello -o "c:\w\hello\Hello.exe"

لن يظهر gcj أي رسالة في حالة النجاح.

• الملف التنفيذي الناتج يمكن تشغيله على أي نظام ويندوز بدون الحاجة إلى آلة جافا إفتراضية. وفي نمط الربط المستعمل في هذا المثال لن يحتاج الملف التنفيذي الناتج إلى أي ملف DLL إضافي أيضا. لاحظ أن حجم الملف التنفيذي الناتج هو 3.74 ميجابايت وهذا بسبب أن أي كود يحتاجه البرنامج للتنفيذ من المكتبات قد وضع في داخل الملف التنفيذي الناتج ذاته وهذا هو معنى الربط الستاتيكي. يمكن تقليص حجم الملف بضغطه. باستخدام WinRAR استطعت تقليص الحجم إلى 894 كيلوبايت فقط وهو حجم  مناسب للتوزيع على ويب.

• سنجرب الآن نمط التحويل مع الربط الديناميكي لبرنامج غير ذي واجهة مستخدم رسومية.
• أدخل الأمر gcc-lib origdll للتحويل إلى نمط الربط المذكور. ستظهر الرسالة التالية دلالة على النجاح:

gcj will link dynamically with the original libraries.

Please remember that when you distribute executables linked

this way, the GPL requires you to make the source of libgcj.dll

available as well in the same manner that you make your binaries

available. (That is, same IP address, etc(

 

• سنقوم الآن بتحويل البرنامج باستخدام الأمر التالي (نفس الأمر في الحالة السابقة):

gcj "c:\w\hello\Hello.java" --main=Hello -o "c:\w\hello\Hello.exe"

ربما يظهر gcj بعض الرسائل التي تبدأ ب

Info:

لايعني هذا وجود أي مشكلة العملية تمت بنجاح.

• الملف التنفيذي الناتج يمكن تشغيله على أي نظام ويندوز بدون الحاجة إلى آلة جافا إفتراضية. وفي نمط الربط المستعمل في هذا المثال لن يعمل الملف التنفيذي الناتج إلا بوجود ملف اسمه libgcj.dll في مكان يمكن للملف التنفيذي رؤيته فيه (بجانبه مثلا). أين هذا الملف؟ ستجد في المجلد

C:\thisiscool-gcc\gcc-3.4\i686-pc-mingw32\lib ملف باسم libgcj.dll.origdll .انسخه إلى مجلد الملف التنفيذي الناتج ثم غير اسمه إلى libgcj.dll عندها سيعمل البرنامج بنجاح عند تجربته.

 لاحظ أن حجم الملف التنفيذي الناتج هو 399 كيلوبايت فقط وهذا بسبب أن معظم الكود الذي يحتاجه البرنامج للتنفيذ موجود في مكتبة الربط  libgcj.dll وستتم استعارته منها في وقت تشغيل الملف وهذا هو معنى الربط الديناميكي . و لكن حجم هذه المكتبة (المأخوذة من ملف libgcj.dll.origdll كما تذكر) هو 4.95 مبجابايت. والحجم المضغوط للملف التنفيذي و المكتبة مضغوطين معا في ملف rar هو 1.22 ميجابايت الذي لازال مناسب للتوزيع على ويب. هناك ميزة أخرى هنا أن المستخدمين لبرنامجك الخطير سيحتاجون لتنزيل الملفين في المرة الأولى فقط وبعدها في حالة أنك أجريت أي تحديثات على برنامجك فلن يحتاجوا إلا لتنزيل الملف التنفيذي الصغير جدا فقط.

 

• الآن لننظر إلى برنامج بواجهة رسومية. فلنفرض أن لديك الملف التالي المسمى HelloGUI.java في المجلد c:\w\hellogui

 

 

• سنجرب الآن نمط التحويل مع الربط الستاتيكي لبرنامج ذي واجهة مستخدم رسومية.
• أدخل الأمر gcc-lib gui للتحويل إلى نمط الربط المذكور. ستظهر الرسالة التالية دلالة على النجاح:

gcj will link statically with integrated SWT + SwingWT.

• سنقوم الآن بتحويل البرنامج باستخدام الأمر التالي:

gcj "c:\w\hellogui\HelloGUI.java" --main=HelloGUI -o "c:\w\hellogui\HelloGUI.exe"

لن يظهر gcj أي رسالة في حالة النجاح.

• الملف التنفيذي الناتج يمكن تشغيله على أي نظام ويندوز بدون الحاجة إلى آلة جافا إفتراضية. وفي نمط الربط المستعمل في هذا المثال لن يعمل الملف التنفيذي إلا بوجود الملف

swt-win32-3054.dll  في موضع يراه الملف التنفيذي. فقم بنسخه من المجلد

c:\thisiscool-gcc/gcc-3.4/i686-pc-mingw32/lib

إلى مجلد البرنامج التنفيذي الناتج.

لاحظ أن حجم الملف التنفيذي الناتج هو 8.53 ميجابايت وهذا بسبب أن أي كود يحتاجه البرنامج للتنفيذ من المكتبات قد وضع في داخل الملف التنفيذي الناتج ذاته (باستثناء كود مكتبة ربط swt المذكورة المربوط ديناميكيا)  وهذا هو معنى الربط الستاتيكي كما سبق الذكر. يمكن تقليص حجم الملف بضغطه هو وملف الDLL المذكور باستخدام WinRAR حتى 1.42 ميجا بايت فقط وهو حجم مناسب للتوزيع على ويب.

• سنجرب الآن نمط التحويل مع الربط الديناميكي لبرنامج  ذي واجهة مستخدم رسومية.
• أدخل الأمر gcc-lib guidll للتحويل إلى نمط الربط المذكور. ستظهر الرسالة التالية دلالة على النجاح:

gcj will link dynamically with integrated SWT + SwingWT.

Please remember that when you distribute executables linked

this way, the GPL requires you to make the source of libgcj.dll

available as well in the same manner that you make your binaries

available. (That is, same IP address, etc.(

• سنقوم الآن بتحويل البرنامج باستخدام الأمر التالي (نفس الأمر في الحالة السابقة):

gcj "c:\w\hellogui\HelloGUI.java" --main=HelloGUI -o "c:\w\hellogui\HelloGUI.exe"

 

ربما يظهر gcj بعض الرسائل التي تبدأ ب

Info:

لايعني هذا وجود أي مشكلة العملية تمت بنجاح.

• الملف التنفيذي الناتج يمكن تشغيله على أي نظام ويندوز بدون الحاجة إلى آلة جافا إفتراضية. وفي نمط الربط المستعمل في هذا المثال لن يعمل الملف التنفيذي الناتج إلا بوجود ملف اسمه libgcj.dll في مكان يمكن للملف التنفيذي رؤيته فيه. اذهب إلى المجلد

C:\thisiscool-gcc\gcc-3.4\i686-pc-mingw32\lib وانسخ الملف libgcj.dll.guidll (انتبه ليس libgcj.dll.origdll المستخدم في الحالة رقم 2) إلى مجلد الملف التنفيذي الناتج ثم غير اسمه إلى libgcj.dll. كما أن البرنامج سيحتاج أيضا ملف swt-win32-3054.dll المستخدم في الخطوة السابقة فضعه في مجلد البرنامج التنفيذي إن لم يكن هناك بالفعل.  عند توفر ملفي  DLL المذكورين سيعمل البرنامج بنجاح عند تجربته.

 لاحظ أن حجم الملف التنفيذي الناتج هو 463 كيلوبايت فقط وهذا بسبب أن معظم الكود الذي يحتاجه البرنامج للتنفيذ موجود في مكتبات الربط وستتم استعارته منها في وقت تشغيل الملف وهذا هو معنى الربط الديناميكي كماتعلم . و لكن حجم هذه المكتبة (المأخوذة من ملف libgcj.dll.guidll كما تذكر) هو 10.4 مبجابايت. والحجم المضغوط للملف التنفيذي و ملفي الDLL مضغوطين معا في ملف rar هو 2.35 ميجابايت فقط الذي لازال مناسب للتوزيع على ويب. الميزة في الربط الديناميكي كما ذكرنا هو أن المستخدمين لبرنامجك الخطير سيحتاجون لتنزيل ملفات الDLL في المرة الأولى فقط وبعدها في حالة أنك أجريت أي تحديثات على برنامجك أو وزعت برامج أخرى مبنية بنفس الأسلوب فلن يحتاجوا إلا لتنزيل الملف التنفيذي الصغير جدا فقط لأن لديهم ملفات الDLL التي لم تتغير.

ربما يضاف مستقبلا إلى الوثيقة:

(نشجع المشاركة)

• استكشاف تحويل مكتبات الربط في GCJ.
• استكشاف CNI
• ربما إضافة برنامج مكافئ ل HelloGUI باستخدام SWT
• استكشاف تحويل البرامج ذات الحزم و ال CLASSPATH
• ربما تقسيم هيكلي أفضل مع جدول للمحتويات

وصلات ذات علاقة:

 

سرد المصطلحات: