関ジャバ 20130731 invokedynamic

関西Javaエンジニアの会JVMでの動的言語サポート

フリュー株式会社@jyukutyo

阪田浩一#kanjava

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113年8月22日木曜日

@jyukutyo

著書 3冊

関西Javaエンジニアの会(関ジャバ) 発起人・運営

Fight the Futurehttp://jyukutyo.hatenablog.com/

フリュー株式会社所属プリ機と連携する

画像SNS「ピクトリンク」開発・運用に従事.会員数500万人！

Scalaカンファレンススポンサー企業！

エンジニア歴10年 34歳SI業界での客先常駐 9年Web系? 1年強

デブサミ関西2012 スピーカー

文学部哲学科卒

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塾講師アルバイト


http://jyukutyo.hatenablog.com/

http://jyukutyo.hatenablog.com/

JVMはいまや多言語プラットフォーム

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Java Virtual Machine

Java Groovy Scala JRuby


JVMはJava言語仕様をまったく理解していない

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classファイル形式のバイナリのみ理解する

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つまり

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仕様を満たしたclassファイルだったら

なんでもいい

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とはいうものの

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JVMは静的型付け言語である

Java向けに作成されている

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それはJVMのメソッド呼び出し命令

に現れている

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Java6までのJVMのメソッド呼び出し命令

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命令説明

invokestatic staticメソッドを呼び出し

invokespecialコンストラクタ、

privateなインスタンスメソッド、superクラスのメソッドの呼び出し

invokevirtualprivate以外のインスタンスメソッドの

呼び出し

invokeinterfaceレシーバの型がインタフェースであるインスタンスメソッドの呼び出し


これでわかること

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レシーバの型がわかる前提での命令しかない

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かたや動的言語たち…

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モンキーパッチあり〼

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既存のクラスにフィールドやメソッドを追加したり削除したり

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Java6までは動的言語の側で

こうしたことを実現する実装をしていました

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リフレクションとか動的プロキシとか

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まあパフォーマンス悪くなりますよね

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しかもJITコンパイル適用できないし

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そこでJava7から！invokedyanmicの

登場ですよ

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JSR 292: Supporting Dynamically

Typed Languages on the Java Platform

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簡単に言うと、呼び出し対象の解決を実行時まで遅らせる

仕組みです

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カスタムリンケージを定義できる、

とか言うみたいです

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JVMにおける5つ目の

メソッド呼び出し命令です

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JVMに導入することでJITコンパイルの恩恵も受けられる

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実現したいこと:Cにある関数ポインタ的な

ものを使い、これが指す処理を呼び出す

仕組み28


(僕はCに詳しくないのでイメージでの理解です)

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その関数ポインタ的なものが

MethodHandle(以下MH)です

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MHは実際に呼び出す処理と結びついています

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対象の処理MH


動的言語のプログラミングで処理が変更されたら、

別のMHを生成するわけです

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対象の処理MH

別の処理

新しいMH


MHはただの関数ポインタなので、

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どういうコンテキストでMHが作られたか

別のオブジェクトが把握します

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それがCallSite

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CallSiteはMHを保持し、呼び出し元の

コンテキストを表すオブジェクト

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対象の処理MH

CallSite


invokedynamic命令はCallSiteを取得して、MHを通して処理を

呼び出す

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ではどうやってCallSiteを取得するのか？

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それがbootstrapメソッド

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CallSiteオブジェクトを返すstaticメソッド

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各invokedynamic命令が最初に実行されるときに必ずbootstrapメソッドが

呼び出される仕組み

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bootstrapメソッドがCallSiteオブジェクトを

返し…

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invokedynamic命令とCallSiteオブジェクトが

関連づけられる

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対象の処理MH

CallSite

bootstrap 生成

invokedynamic初回実行時に呼び出し

MHを保持する

関連づく


用語のまとめ

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命令説明

bootstrapメソッド

invokedynamicが最初に実行されるとき、JVMから呼び出されるstaticメソッド。戻り値はCallSiteオブジェクト。

CallSite呼び出し元を表すオブジェクト。MethodHandleを保持する。

MethodHandleある処理をポイントするオブジェクト。これを使ってその処理を呼び出せる。


これらのオブジェクトはAPIとして提供されている

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java.lang.invokeパッケージ

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たとえばMHを生成するには…

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Lookup lookup = MethodHandles.lookup();

MethodHandle mh = lookup.findVirtual( String.class, "startsWith", MethodType.methodType( boolean.class, String.class ) );

MHの生成


MHの生成メソッド(いくつか)

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メソッド説明

Lookup#findVirtualインスタンスメソッドを呼び出す

MHを返す

Lookup#findConstructorコンストラクタを呼び出す

MHを返す

Lookup#findSetterフィールドへ書き込む

MHを返す

MethodHandles.constantつねに定数を返すMHを返す


CallSiteを生成するには…

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CallSite cs = new ConstantCallSite(methodHandle);

CallSiteの生成


CallSiteの具象クラス

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クラス説明

ConstantCallSite MHを変更できない

MutableCallSite MHを変更できる

VolatileCallSiteMHを変更でき、

かつすべてのスレッドに即時反映される


bootstrapメソッドではこれらを使って

CallSiteを生成すればよい

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僕が今わからないこと:JVM命令inovkedynamicが

bootstrapメソッドを見つけて呼び出す部分

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Java 8からJavaでもindyが

使われるようになった！

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ラムダ式

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昔は匿名クラスにコンパイルされていた

けど…

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(なのでラムダ式は匿名クラスの

シンタックスシュガーではないのです)

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ラムダのクラスを実行時に生成する。

そしてインスタンス化するMHを生成する。

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サンプル実行

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なぜラムダ式でindyを使うのか

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クラスファイルを少なくするため

インスタンスの生成方法をJVMが選択できるようにして、最適化するため


たとえば引数の値しか使わない処理の場合は、シングルトンインスタンスを戻すMHを生成する

ようにする67


indy自体は言語やミドルウェアを実装する人にとって

便利な機能

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JooFluxという研究プロダクトでは、

indyを使って動的なアスペクト志向？を実現しているらしい

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Java 7 invokedynamic の概要

http://www.slideshare.net/miyakawataku/java-7-invokedynamic-in-a-nutshell

めっちゃ勉強させてもらったサイトのご紹介






ご清聴ありがとう

ございました！

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ここからはじめる、JSR-356 WebSocket

エスケイプ・フロム・レガシーJ2EE

Java プラットフォームにおける Batch アプリケーション (JSR 352)

エンタープライズ環境における並列処理の実装方法について


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