RuntimeHub 白皮书

                      RuntimeHub: Runtime of Any Software

                                                               Joe 于 2024年08月18日

RuntimeHub 是什么？

众所周知，开源软件无处不在，GitHub 托管了无数项目的代码。然而，GitHub 主要作为一个静态代码浏览器，限制了开发者只能查看源码文件，无法实时了解程序的运行情况。RuntimeHub 顾名思义，旨在解决这一局限性，提供一个动态、直观且交互式的平台，来可视化程序的整个运行时执行过程。其目标是为开发者、教育者和学习者提供一个加速理解软件行为的工具，通过动态交互式的运行时视图节省阅读源码的时间，提高工作效率。

RuntimeHub 提供逐步查看程序运行时行为的功能，显示诸如活动线程、堆栈跟踪、变量状态以及输出日志等详细信息。用户只需简单的快捷键即可遍历所有相关线程的代码流。当前，RuntimeHub.com 上展示了一些 Java、C++ 和 Python 程序的运行示例，未来还将支持 C、Rust、Go 和 TypeScript 等其他语言。

让我们试试！例如这个 Python 示例。当您在浏览器中（推荐使用 Chromium 或 Chrome）打开它时，只需按下右箭头键，即可逐步浏览程序的完整执行过程，从开始到结束（有关更多有用的导航快捷键，请点击页面右上角的问号图标或访问我们的 用户指南）。您将能看到以下详细信息，如当前正在执行的源代码位置、当前运行时的活动线程及其堆栈、当前方法类的成员变量值、输入参数值、本地变量值，以及输出到 stdout 和 stderr 的内容，如以下截图所示：

Python Demo

以及 C++ 示例 的截图：

C++ Demo

以及 Java 示例 的截图：

Java Demo

RuntimeHub 的目标是什么？

RuntimeHub 的目标是为开发者、教育者和学习者提供一个工具，通过动态的交互式运行时视图加速对软件行为的理解，从而节省阅读源代码的时间并提升生产力。

为实现这一目标，RuntimeHub 将提供丰富的开源项目运行时示例库，包括：

  1. 各种编程语言中的演示、算法和设计模式。
  2. Android、Ubuntu 和 Manjaro 上的系统级应用程序和守护进程。
  3. GitHub 上的前 20 个开源应用，例如网络浏览器（如 Chromium）、Web 服务器（如 Tomcat、Spring Boot、Apache、Nginx）和数据库（如 SQLite、MySQL、MongoDB）。

借助 RuntimeHub.com 上的广泛资源，学生和开发者可以：

  1. 学习主要编程语言的语法、数据结构和算法。
  2. 理解复杂的开源项目，以进行功能开发、调试和扩展功能。

此外，学生、开发者、开源社区、教育机构、培训中心、讲师、研究机构和公司可以请求 RuntimeHub 为特定开源项目生成运行时示例，从而：

  1. 安全地展示程序的运行时细节。
  2. 深入了解软件逻辑和代码流程。
  3. 识别并排查复杂代码中的问题。
  4. 调试 AI 生成或在线代码样例。

RuntimeHub 还计划发布 VSCode 和其他流行 IDE 的插件，以及一个 AI 驱动的聊天机器人，使用户能够轻松检查 RuntimeHub.com 上是否存在其代码的运行时示例。

RuntimeHub 有用吗？

是的，RuntimeHub 很有用，并且对很多开发者，尤其是教授编程的人员和编程新手来说极具帮助。

如今，大多数程序员很少从零开始开发新软件，通常是在成熟的开源项目之上进行开发，以提高开发效率。然而，理解现有开源项目的源代码是前提，这通常耗时且效率低下。程序员通常依赖阅读源代码、文档、开发指南和提交记录等静态方式来理解程序，但这种方式效率低下，因为软件的功能和原理体现在其动态的执行过程中。尽管使用调试器追踪执行过程更为直观，但这也需要投入大量的时间：

  1. 在编译时启用调试选项或相关配置，然后编译目标程序以进行调试。
  2. 配置调试器并设置断点，尤其是涉及多种编程语言的程序时，这会相当复杂。
  3. 在执行过程中协调各个线程，通常需要手动操作；任何错误或错失机会可能需要从头开始。
  4. 对于运行时性能至关重要的图形用户界面（GUI）程序，暂停时间必须仔细管理；错过正确时机可能也需要重头再来。
  5. 在远程调试中，维持调试器与目标机器之间的稳定连接对于长时间在线调试至关重要；否则，意外断开连接可能需要重新开始。

例如，在修改 Android 的 C++ 代码的 HAL 或 System 层时，许多工程师更倾向于插入调试日志而不是使用调试器，因为前者更简单且有效。虽然编译耗时、调试周期较长，但他们更愿意选择这种方式，而不是面对调试器的复杂配置和操作。是的，程序员往往是“懒惰”的——准确来说，大多数时候，他们只是“太忙了”。

总之，理解开源软件不仅仅依赖阅读其源代码。静态代码阅读耗时且无法捕捉软件的动态特性，如执行流程、多线程和变量状态；使用调试器提供了更直观的解决方案，但设置调试环境，尤其是对于大型、多线程或多语言的应用来说，复杂且耗时；而许多现有的系统级调试工具主要聚焦于系统级调用，往往不足以直接反映应用级程序的执行细节。然而，RuntimeHub 通过提供各种程序的预制运行时示例，可以为开发者节省大量时间：无需搭建开发环境、编译程序或配置调试器，同时也更容易理解多线程程序或对运行时性能要求较高的程序的行为。RuntimeHub 直观的界面简化了在调试视图中阅读和跟踪代码的过程，用户只需几个简单的快捷键就能轻松导航整个执行流程并探索各种细节。当然，这前提是 RuntimeHub 已经有相关开源项目的运行时示例。虽然目前的示例还有限，但我会不断增加更多内容。

最后，RuntimeHub 对编程学习者和教育者尤其有价值。它可以帮助初学者直观理解程序的行为和执行过程，节省时间，提高学习效率。

如何使用 RuntimeHub 上的运行时示例？

请查看我们的 用户指南.

RuntimeHub 有光明的未来吗？

是的，RuntimeHub 前景光明。RuntimeHub 是现代软件开发生态系统中不可或缺的工具。它通过提供动态、交互式的运行时视图，解决了软件学习和理解中的关键低效问题，特别是对于开源项目。

随着越来越多的开源软件运行时示例的加入，RuntimeHub 有潜力成为一个影响力堪比 GitHub 的大型平台。我相信开发 RuntimeHub 是一项具有长期价值的工作，而且这是我既享受又擅长的事情。尽管这是一项需要长期承诺且充满挑战的任务，但我认为值得用数年甚至一生的时间来投入。

RuntimeHub 将支持哪些编程语言？

目前，RuntimeHub 上的运行时示例主要用 Java、C++ 和 Python 实现。但从理论上讲，RuntimeHub 的底层调试系统可以扩展支持任何高级编程语言的项目，包括 C/C++、Java、Go、Rust、Python、Bash 等。从 2024 年 8 月起，我计划每季度为一种新的编程语言添加运行时示例，首先从用 Java、C/C++、Python、Rust、TypeScript、JavaScript、Go 和 Bash 等实现的开源项目开始。

RuntimeHub 将支持哪些类型的程序？

RuntimeHub 的底层调试系统目前支持或可以扩展支持几乎所有类型的程序，包括 Web 应用、Windows 应用、Android 应用、Linux 应用、Linux 守护进程服务、Linux 运行库、Android 框架、Android 运行库、Linux 内核等。

RuntimeHub 将支持哪些平台？

目前，RuntimeHub 支持大多数基于 Linux 内核的操作系统平台，如 Android、Debian、Ubuntu、Arch Linux、Manjaro、Buildroot、Yocto 等。它还支持 Windows 和 Web 环境，包括 Web2 和 Web3 （区块链及其应用）。

未来，RuntimeHub 的底层调试系统可以扩展支持更多平台，包括 macOS 和其他非 Linux 内核的小型操作系统（如各种嵌入式操作系统）等。

最终，RuntimeHub 的目标是支持几乎所有操作系统平台，达成其愿景：任何软件的运行时。

如何检查代码在 RuntimeHub 上是否有运行时示例？

我正在开发一个 VSCode 插件，发布后您可以安装它。启用插件后，它会扫描您打开的源代码文件内容（插件不会上传代码，因此您不必担心代码泄露），然后为每个函数或方法计算一个哈希码，并仅上传该哈希码到服务器进行比较。如果哈希码存在于我们的数据库中，说明 RuntimeHub 网站上有对应函数或方法的运行时示例。服务器会将对应的链接返回给插件，插件会在函数或方法的开头显示一个带有链接的提示。您可以点击该链接查看该函数或方法的运行时执行过程，并检查相关的变量值和输出。

此外，我计划在 RuntimeHub 上开发一个 AI 聊天机器人。您可以将函数或方法的代码输入到聊天机器人的输入框中，AI 将在本地计算对应的哈希码并上传到 RuntimeHub 服务器，与服务器数据进行比较。如果哈希码存在于我们的数据库中，说明 RuntimeHub 网站上有该函数或方法的运行时示例。如果存在，我们会回复相关的链接，您可以点击链接查看该函数或方法的运行时执行过程，并检查相关的变量值和输出。

请注意，这两项功能仍在开发中，尚未正式上线。

谁在维护 RuntimeHub？

目前只有我自己。我是 Joe，一位 Web、Android 和 Linux 方面的资深开发者。我于 2007 年开始学习编程，至今已有 17 年的软件开发经验，并在中国深圳的 IT 行业中积累了超过 14 年的工作经验。我目前在澳大利亚珀斯，专注于 RuntimeHub 的开发和 AI 学习。

如何联系我？

您可以通过电子邮件与我联系：runtimehub.com@gmail.com。谢谢！