JEP280: Java 9 で文字列結合の処理が変わるぞ！準備はいいか！？ #jjug_ccc
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JJUG CCC 2017 Fall の LT 資料です。
![InvokeDynamic の結果！
• 「byte配列を生成し、そこに文字を詰める処
理」が出来上がる！
private static String test(String str, int value) {
int length = (文字列の長さを計算);
byte[] buf = new byte[length];
int index = buf.length;
index = StringConcatHelper.prepend(index, buf, coder, value);
index = StringConcatHelper.prepend(index, buf, coder, str);
index = StringConcatHelper.prepend(index, buf, coder, "ABC");
return new String(buf,coder);
}](https://image.slidesharecdn.com/jep280-171118111617/85/JEP280-Java-9-jjug_ccc-6-320.jpg)
![java.lang.invoke.StringConcatFactory
#makeConcatWithConstants の実装// Start building the combinator tree. The tree "starts" with (<parameters>)String, and "finishes"
// with the (int, byte[], byte)String in String helper. The combinators are assembled bottom-up,
// which makes the code arguably hard to read.
// Drop all remaining parameter types, leave only helper arguments:
MethodHandle mh;
mh = MethodHandles.dropArguments(NEW_STRING, 3, ptypes);
// Mix in prependers. This happens when (byte[], int, byte) = (storage, index, coder) is already
// known from the combinators below. We are assembling the string backwards, so "index" is the
// *ending* index.
for (RecipeElement el : recipe.getElements()) {
// Do the prepend, and put "new" index at index 1
mh = MethodHandles.dropArguments(mh, 2, int.class);
switch (el.getTag()) {
case TAG_CONST: {
Object cnst = el.getValue();
MethodHandle prepender = MethodHandles.insertArguments(prepender(cnst.getClass()), 3, cnst)
mh = MethodHandles.foldArguments(mh, 1, prepender,
2, 0, 3 // index, storage, coder
);
break;
}
case TAG_ARG: {
int pos = el.getArgPos();
MethodHandle prepender = prepender(ptypes[pos]);
mh = MethodHandles.foldArguments(mh, 1, prepender,
2, 0, 3, // index, storage, coder
4 + pos // selected argument
);
break;](https://image.slidesharecdn.com/jep280-171118111617/85/JEP280-Java-9-jjug_ccc-12-320.jpg)
![Phase 1. byte配列を作る
1. 結合する各文字列の長さを計算する
2. 合計分の長さのbyte配列を作成する
byte[] buf = new byte[10]
例：
“ABC” → 3
1357 → 5
obj → obj.toString().length() → 3](https://image.slidesharecdn.com/jep280-171118111617/85/JEP280-Java-9-jjug_ccc-17-320.jpg)
JEP280: Java 9 で文字列結合の処理が変わるぞ！準備はいいか！？ #jjug_ccc
- 2. 問題 • ＋演算子による文字列結合は最終的に どのような処理になる？ private static String test(String str, int value) { return "ABC” + str + value; }
- 3. Java 8 までは • コンパイル時に StringBuilder を使った処理に なる private static String test(String str, int value) { return new StringBuilder() .append("ABC") .append(str) .append(value) .toString(); }
- 4. Java 9 では • InvokeDynamic で、実行時に処理を作る private static String test(String str, int value) { return InvokeDynamic #1:makeConcatWithConstants: (II)Ljava/lang/String; }
- 5. そして…
- 6. InvokeDynamic の結果！ • 「byte配列を生成し、そこに文字を詰める処 理」が出来上がる！ private static String test(String str, int value) { int length = (文字列の長さを計算); byte[] buf = new byte[length]; int index = buf.length; index = StringConcatHelper.prepend(index, buf, coder, value); index = StringConcatHelper.prepend(index, buf, coder, str); index = StringConcatHelper.prepend(index, buf, coder, "ABC"); return new String(buf,coder); }
- 8. どういうこと？ • JEP280 (Indy String Concatenation) の対応 – 再コンパイルなしで、文字列結合を最適な処理に 変更できるようにする InvokeDynamic を使って、実行時に処理を作るように 変更する – そのついでに、より最適化された処理を 作るようにしよう！（ストレッチゴール） いくつかの案を試すことになった
- 9. 実装された案 案（ストラテジー） 概要 BC_SB StringBuilderを使ったバイトコードを生成する（既存と同様） BC_SB_SIZED StringBuilderを使ったバイトコードを生成する。 加えて、必要な配列のサイズを「推定」する。 BC_SB_SIZED_EXACT StringBuilderを使ったバイトコードを生成する。 加えて、必要な配列のサイズを「正確に計算」する。 MH_SB_SIZED MethodHandleベースのジェネレータを使って、最終的に StringBuilder を呼び出す。 加えて、必要な配列のサイズを「推定」する。 MH_SB_SIZED_EXACT MethodHandleベースのジェネレータを使って、最終的に StringBuilder を呼び出す。 加えて、必要な配列のサイズを「正確に計算」する。 MH_INLINE_SIZED_EXACT MethodHandleベースのジェネレータを使って、独自にbyte 配列を構築する。 必要な配列のサイズを「正確に計算」する。 ※ 起動オプション –D:java.lang.invoke.stringConcat=(ストラテジー名) で変更可能
- 10. 採用された案 • MH_INLINE_SIZED_EXACT が採用された – 唯一、StringBuilder を使わない実装 • 特徴 – 各APIをMethodHandleでコールする処理を作る – 文字列を格納する配列の長さを、最初に厳密に 計算する • 足りなくなったら新しく配列を作り直す、という StringBuilderの無駄を避ける
- 12. java.lang.invoke.StringConcatFactory #makeConcatWithConstants の実装// Start building the combinator tree. The tree "starts" with (<parameters>)String, and "finishes" // with the (int, byte[], byte)String in String helper. The combinators are assembled bottom-up, // which makes the code arguably hard to read. // Drop all remaining parameter types, leave only helper arguments: MethodHandle mh; mh = MethodHandles.dropArguments(NEW_STRING, 3, ptypes); // Mix in prependers. This happens when (byte[], int, byte) = (storage, index, coder) is already // known from the combinators below. We are assembling the string backwards, so "index" is the // *ending* index. for (RecipeElement el : recipe.getElements()) { // Do the prepend, and put "new" index at index 1 mh = MethodHandles.dropArguments(mh, 2, int.class); switch (el.getTag()) { case TAG_CONST: { Object cnst = el.getValue(); MethodHandle prepender = MethodHandles.insertArguments(prepender(cnst.getClass()), 3, cnst) mh = MethodHandles.foldArguments(mh, 1, prepender, 2, 0, 3 // index, storage, coder ); break; } case TAG_ARG: { int pos = el.getArgPos(); MethodHandle prepender = prepender(ptypes[pos]); mh = MethodHandles.foldArguments(mh, 1, prepender, 2, 0, 3, // index, storage, coder 4 + pos // selected argument ); break;
- 13. さっぱり分からん (´・ω・｀)
- 14. 作戦変更 • JIT Watch で、 makeConcatWithConstants メソッドにより生成された処理を確認 • JIT Watchとは？ – ソースコードと、それをコンパイルしたバイトコード、さらに 実行時のアセンブラを並べて比較できるツール – どのような処理が実行されたのかがひと目でわかる
- 15. 生成された処理 0x000001df3b29f540: cmp $0xfa0a1f00,%r10d 0x000001df3b29f547: jg L002f 0x000001df3b29f54d: cmp $0xc4653600,%r10d 0x000001df3b29f554: jle L0050 ;*if_icmple {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0} ; - java.lang.Integer::stringSize@24 (line 542) ; - java.lang.StringConcatHelper::mixLen@2 (line 96) ; - java.lang.invoke.DirectMethodHandle$Holder::invokeStatic@11 ; - java.lang.invoke.LambdaForm$BMH/400136488::reinvoke@48 ; - java.lang.invoke.LambdaForm$MH/1879034789::linkToTargetMethod@6 ; - Test::test@17 (line 15) 0x000001df3b29f55a: mov $0x8,%ecx 0x000001df3b29f55f: jmp L0003 L0002: mov $0x2,%ecx L0003: inc %ecx ;*iinc {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0} ; - java.lang.Integer::stringSize@36 (line 541) ; - java.lang.StringConcatHelper::mixLen@2 (line 96) ; - java.lang.invoke.DirectMethodHandle$Holder::invokeStatic@11 ; - java.lang.invoke.LambdaForm$BMH/400136488::reinvoke@48 ; - java.lang.invoke.LambdaForm$MH/1879034789::linkToTargetMethod@6 ; - Test::test@17 (line 15) L0004: mov %ecx,%r8d 0x000001df3b29f56b: add $0x5,%r8d ;*iadd {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
- 17. Phase 1. byte配列を作る 1. 結合する各文字列の長さを計算する 2. 合計分の長さのbyte配列を作成する byte[] buf = new byte[10] 例： “ABC” → 3 1357 → 5 obj → obj.toString().length() → 3
- 18. Phase 2. byte配列に文字列を詰める 3. 末尾の方から、byte配列に文字を詰めていく – 末尾から処理する理由は不明 • メモリのアクセス効率がいい？ A B C 1 3 5 7 o b j “A B C” 1 3 5 7 o b j byte配列
- 19. Phase 3. 文字列にする 4. 作った配列を String にする new String(buf, coder); A B C 1 3 5 7 o b j 完成！
- 20. どのぐらい速くなったか • 文字列にもよるが、1倍～３倍程度速くなる • ただし、最初だけ少し遅い – InvokeDynamic で処理を作る必要があるため • 詳しくは、JEP280 の資料を参照 – http://cr.openjdk.java.net/~shade/8085796/notes .txt
- 21. まとめ • Java 9 で + 演算による文字列結合の処理が 変わった – StringBuilder が使われなくなった – パフォーマンスも向上した • Java 9 を使う理由がまた一つ増えた！ • ぜひアップデートした知識を使って、Java を アップデートしましょう！
- 23. ちなみに • 後日、詳細をブログにまとめる予定 • 地平線に行くで検索 – http://d.hatena.ne.jp/chiheisen/