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![Div I J
primary supers では super depth が重複しない
Primary supers: super class のリスト
● Integer: [Object, Number]
● ArrayList: [Object, AbstractCollection, AbstractList]
Super depth: 継承の深さ
● Object: 0
● Number: 1
● AbstractCollection: 1
● AbstractList: 2
super depth の位置を調べるだけで良い](https://image.slidesharecdn.com/deepdiveintoinstanceof-181217050233/75/Deep-dive-into-instanceof-29-2048.jpg)
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Klassのメモリレイアウト
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
Layout helper Klass ID
Super Check
Offset
Symbol*
name
Array<Klass*>*
Secondary Supers
Klass*
Secondary Super
Cache
Klass*
Primary Supers[0]
super depth < 88 <= super depth
Klass*
Primary Supers[1]
Klass*
Primary Supers[6]
Klass*
Primary Supers[7]
参照すべきメモリ位置が事前に分かる！](https://image.slidesharecdn.com/deepdiveintoinstanceof-181217050233/75/Deep-dive-into-instanceof-37-2048.jpg)
Uploaded byHiroshi Saito
Deep dive into instanceof
Presented at JJUG CCC 2018 Fall http://www.java-users.jp/ccc2018fall/#/sessions/7dcf7677-cf74-4898-8350-95b69299fca3
Deep dive into instanceof
- 1. Deep Dive into instanceof 2018-12-15 JJUGCCC 2018 Fall
- 2. In od on HiroshiSaito @saidie ➔ SmartNews 1.5yrs 広告配信プラットフォーム (Java) ➔ DeNA 3yrs Web サーバサイド (Perl, Ruby on Rails) ➔ Ph.D Student 5yrs 理論神経科学 Java 初心者!!
- 4. Sma w 世界中の良質な情報を必要な人に送り届ける / Deliveringthe world’s quality information to the people who need it
- 7. SmartNews Ads ”Ads asContent”
- 8. In od on Performanceis important ● 大量の広告リクエスト、ビーコン ● ハイパフォーマンスを求められる配信システム
- 9. In od on Java初心者が通る道(?) instanceof を使ってレビューで指摘される OOP 的に良くないだけでなくパフォーマンス的にも 良くない
- 10. In od on Why? 一見難しそうに見えるがSet などを使えばいいのでは？ E N R S M T W A Z
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- 12. Res h Java コンパイラによる変換 .java.class JVM javac execute
- 13. Res h classの中身 ConstantPool FieldAttribute +
- 14. Res h JVMはスタックマシン ● 命令の引数はスタックに積んである ●結果はスタックに入る “Hello, world!” Stack instanceof String 1 Stack コンパイル時に決まっている ConstantPoolから表引き pop push
- 15. Res h classの中身 (再掲) 1.ldc: stack に “Hello, world!” を push 2. instanceof を実行 3. jump (空の if 文) 4. return
- 16. Res h JVM ● OracleHotSpot JVM ● Eclipse OpenJ9 今日見ていくのは HotSpot JVM バージョン: jdk-11.0.1+13
- 17. Res h ソースコード hg clonehttps://hg.openjdk.java.net/jdk-updates/jdk11u
- 18. Res h interpreter を探せ share/interpreter ●TemplateInterpreter: CPU依存 ○ 普段使われてるもの ● CppInterpreter: CPU非依存 ○ 今日は主にこっちの話
- 19.
- 20. share/oops/ にある C++の class ● Klass ⇐ Java のクラス/interface ○ ex) Object クラスの Klass, Integer クラスの Klass ● ConstantPool ○ ある Klass から参照される定数のルックアップテーブル ○ Klass*の配列を持っている Div I J 基本的なデータ構造
- 21. Div I J バイトコードインタプリタ概要 1.pc の位置にある命令を読む 2. バイトコードに応じて処理を行う ○ 巨大な switch 文 3. pc を更新する 4. 1 に戻る (実際にはスレッデッドコード) 概念図 pc next pc bytecode
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- 23. Div I J instanceofの処理 oop* “Hello,world!” Stack SP pc bytecode 0xc1 index ConstantPool Klass* String Klass*が得られる
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- 26. Div I J Fastand Decisive Class Checking in the Hotspot VM John Rose & Cliff Click, 2001 以下のような思想の下で考案された ● CPU のオペレーションを少なくしたい ● Memory access を少なくしたい ● VM call をなくしたい Klass.hpp にあるとあるコメント
- 27. Div I J subtypecheck 継承の場合 単純にsuper classを一つ一つチェックする場合 深さに応じた時間がかかる
- 28. Div I J 継承ツリー Object Number ArrayList IntegerAbstractList AbstractCollection 0 2 1 3 Double AbstractSet HashSet
- 29. Div I J primarysupers では super depth が重複しない Primary supers: super class のリスト ● Integer: [Object, Number] ● ArrayList: [Object, AbstractCollection, AbstractList] Super depth: 継承の深さ ● Object: 0 ● Number: 1 ● AbstractCollection: 1 ● AbstractList: 2 super depth の位置を調べるだけで良い
- 30. Div I J interfaceは二部グラフ Collection Serializable ArrayList Integer AbstractListIterable AbstractSet HashSet 多対多なので難しい List Set
- 31. Div I J Binarymatrix Klass に連番をつけて binary matrix を作る クラスの動的load/unloadへの対応が難しい Serializable Collection Iterable List Set Integer o AbstractSet o o o o AbstractList o o o o HashSet o o o o ArrayList o o o o
- 32. Div I J 線形探索+ Cache ● 数がそんなに多くなければそれほど遅くない ● 前回のinstanceofで参照されたクラスをキャッシュし ておき、次回は最初にキャッシュをチェックする CollectionSerializable Iterable ListCloneable RandomAccess ArrayList の secondary supers
- 33. Div I J ここまでのまとめ ●クラスに対する is_subtype_of ○ 継承ツリーにおける深さで一発で求められる ● interfaceに対する is_subtype_of ○ 前回ヒットしたクラスをチェックする ○ チェックが失敗したら線形探索
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- 35. Div I J primary_supersをKlassに含める primary_supersを固定長にするとKlass自体に埋 め込めて、メモリアクセスが減らせる 現状の実装だと supers の長さは 8 ▷super depth < 8までしか扱えない より深いものは？ ▷interfaceと同じ扱いにする == 線形探索対象
- 36. Div I J ●super_depthはクラスロード時に確定する ● どちらの条件を使うかも確定する 範囲チェックと T との比較を一括で実現できる load時に決まる
- 37. Div I J Klassのメモリレイアウト 01 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F Layout helper Klass ID Super Check Offset Symbol* name Array<Klass*>* Secondary Supers Klass* Secondary Super Cache Klass* Primary Supers[0] super depth < 88 <= super depth Klass* Primary Supers[1] Klass* Primary Supers[6] Klass* Primary Supers[7] 参照すべきメモリ位置が事前に分かる！
- 38. Div I J Klass::is_subtype_of(Klass*) primarysupers / キャッシュの位置 primary super / キャッシュ == primary super / キャッシュ super depth < 8 の場合 線形探索
- 39. Div I J x86の場合 cpu/x86/macroAssembler_x86.cpp:check_klass_subtype 関数 MOV: メモリ → レジスタ CMP: レジスタ⇔メモリ CMP: レジスタ⇔即値 MOV: Arrayの位置や長さ REPNE: 線形探索
- 40. Div I J Experiments C_10→ C_09 → … → C_02 → C_01 → Object fast slow
- 41. Div I J Results JITをオフにして JMH で計測した結果
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- 43. Sum y instanceof 実装まとめ ●継承ツリー深さが8未満の具象クラス ○ 数回のCPUオペレーションとメモリアクセス ● 深さが8以上 or interface ○ 前回のinstanceofと同じであればキャッシュが効いて高速 ○ キャッシュミスしたら線形探索 ■ 効率的なCPU命令がある
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