Download to read offline
![invokevirtual
• Вызываемый метод зависит от объекта
получателя (this)
• Транслируется в машинный код как косвенный
вызов через таблицу виртуальных методов
invokevirtual <MethofRef>
->
call [<VMTAddress> +MethodSlotInVMT*C]
19](https://image.slidesharecdn.com/j8jvm-161119153247/75/Java-8-Support-at-the-JVM-Level-19-2048.jpg)
![Трансляция лямбда выражений в
Java байткод
class B {
public void foo() {
List<Person> list = ...
final int bottom = ..., top = ...;
list.removeIf(
[lambda for lambda$1 as Predicate
capturing (bottom, top) ]
}
static boolean lambda$1(int bottom, int top, Person p)
{
return p.size >= bottom && p.size <= top;
}
}
34](https://image.slidesharecdn.com/j8jvm-161119153247/75/Java-8-Support-at-the-JVM-Level-34-2048.jpg)
Uploaded byNikita Lipsky
Java 8 Support at the JVM Level
Документ представляет собой презентацию о поддержке Java 8 в среде Excelsior Jet, описывая нововведения, такие как лямбда-выражения, методы по умолчанию и различные API. Также обсуждаются изменения в спецификации JVM и проблемы, с которыми столкнулись при реализации Java 8. В заключении подчеркивается важность компактных профилей для уменьшения размера исполняемых файлов и повышения совместимости с различными платформами.
More Related Content
Similar to Java 8 Support at the JVM Level
![Экспресс по Java [NoBugs WTF PRO уровень]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/java-240916200158-488c0f1f-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
Java 8 Support at the JVM Level
- 1. Поддержка Java 8 науровне JVM Никита Липский Excelsior LLC 1
- 2.
- 3.
- 4.
- 5. Кто знает просебя ? • Более 20 лет профессиональной карьеры • Инициатор проекта Excelsior JET – работал над проектом более 17 лет – как идейный вдохновитель – компиляторный инженер – руководитель – и много в каких еще ролях • Open source проекты WebFX и Java ReStart – в свободное от работы время • twitter: @pjBooms 5
- 6. Кто знает проExcelsior JET? • Полная реализация Java SE – c 2005 года cертифицирована как Java Compatible • AOT compiler + Java Runtime – смешанная компиляция: AOT + JIT – поддержка нестандартных загрузчиков классов в AOT режиме (для Eclipse RCP, Tomcat) • Toolkit – Startup Optimizer – Deployment 6
- 7. Кто знает проExcelsior JET? Кто знает про Excelsior JET?Кто знает про Excelsior JET? 7
- 8. Что добавлено вJava 8 • Lambda-expressions • Default Methods • Stream API, Time API • Type annotations, Parameter names • JavaFX 8 • Nashorn • Compact Profiles 8
- 9.
- 10. Default Methods • Методыс телами в интерфейсах – Мотивация: расширение Java API, не ломая обратную совместимость List<Person> list = ... list.forEach(System.out::println) forEach нет в Java 7 10
- 11. Default Methods Повлияли наспецификацию JVM: • Изменилась семантика invoke инструкций байткода: – invokespecial, invokevirtual, invokeinterface, invokestatic • Изменилась процедура статической инициализации класса 11
- 12. Resolve метода • Всеinvoke инструкции (кроме invokedynamic) ссылаются на вызываемый метод cимвольно • Перед тем как invoke инструкция исполнится, должна пройти процедура разрешения символьной ссылки на метод 12
- 13. Resolve метода Пусть естьссылка C.foo(): • Ищем foo в C: • Если не нашли, ищем foo в суперклассах C • Если не нашли, ищем foo в суперинтерфейсах C • New in Java 8: – при поиске метода в суперинтерфейсах, в начале ищется максимально специфичный default метод 13
- 14. Resolve метода Максимально специфичныйdefault метод: • default метод, который не переопределяется в потомках данного интерфейса, которые имплементируется классом C • Если есть, то должен быть один – Иначе процедура резолва бросает IncompatibleClassChangeError 14
- 15. Resolve метода interface I{ default void foo(){…} } class A { void foo(){…} } class C extends A implements I{ } C.foo() - ? 15
- 16. Resolve метода interface I{ default void foo(){…} } interface J extends I { default void foo(){…} } class C implements J,I { } C.foo() - ? 16
- 17. Resolve метода interface I{ default void foo(){…} } interface J { default void foo(){…} } class C implements J,I { } C.foo() - ? 17
- 18. invokespecial • Используется длявызова конструкторов и суперметодов • При трансляции invokespecial в машинный код, целевой метод всегда известен и – может инлайниться сразу в вызывающий метод или – может вызываться напрямую: call <MethodAddress> • Вызывается метод (чаще всего), который возвращается процедурой resolve метода – т.o. может вызывать default методы в Java 8 18
- 19. invokevirtual • Вызываемый методзависит от объекта получателя (this) • Транслируется в машинный код как косвенный вызов через таблицу виртуальных методов invokevirtual <MethofRef> -> call [<VMTAddress> +MethodSlotInVMT*C] 19
- 20. invokevirtual • Схема представленияобъекта в памяти 20
- 21. 21 abstract class A implementsI { { void meth1(){…} abstract void meth2(); } interface I { void meth3(); } class C extends A { void meth2(){…} void meth3(){…} void meth4(){…} } AbstractMethodError
- 22. 22 abstract class A implementsI { { void meth1(){…} abstract void meth2(); } interface I { void meth3(); } class C extends A { implements J { void meth2(){…} } interface J { default void meth3(){…} default void meth4(){…} } AbstractMethodError New in Java 8
- 23. Поддержка default методовв Excelsior JET • Компиляция методов интерфейсов • Изменение процедуры резолва методов • Изменение процедуры заполнения VMT 23
- 24. Найденные баги приподдержки Java 8 в Excelsior JET • В JVM спецификации – override метода (https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8098577) • В HotSpot – статическая инициализация классов в присутствии default методов инициализирует больше классов чем нужно (https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8098557 ) – в resolve методов: “InterfaceMethod CP entry pointing to a class should cause ICCE” (https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8087223 ) 24
- 25.
- 26. Лямбда выражения Было new Thread(newRunnable() { public void run() { System.out.println(“Hi,I’m Thread”); } }).start(); 26
- 27. Лямбда выражения Стало … newThread(new Runnable() { public void run() { System.out.println(“Hi,I’m Thread”); } }).start(); 27
- 28. Лямбда выражения Стало new Thread(()-> System.out.println(“Hi,I’mThread”) ).start(); 28
- 29. Лямбда выражения Как лямбда-выраженияповлияли на спецификацию JVM? 29
- 30. Лямбда выражения Как лямбда-выраженияповлияли на спецификацию JVM? Никак! 30
- 31. Трансляция лямбда выраженийв Java байткод class B { public void foo() { List<Person> list = ... final int bottom = ..., top = ...; list.removeIf( p -> (p.size >= bottom && p.size <= top) ); } } 31
- 32. Трансляция лямбда выраженийв Java байткод class B { public void foo() { List<Person> list = ... final int bottom = ..., top = ...; list.removeIf(new Predicate() { public boolean apply(Person p) { (p.size >= bottom && p.size <= top); } ); } } 32
- 33. Трансляция лямбда выраженийв Java байткод class B { public void foo() { List<Person> list = ... final int bottom = ..., top = ...; list.removeIf(new Predicate() { public boolean apply(Object o) { (p.size >= bottom && p.size <= top); } ); } } 33
- 34. Трансляция лямбда выраженийв Java байткод class B { public void foo() { List<Person> list = ... final int bottom = ..., top = ...; list.removeIf( [lambda for lambda$1 as Predicate capturing (bottom, top) ] } static boolean lambda$1(int bottom, int top, Person p) { return p.size >= bottom && p.size <= top; } } 34
- 35. Трансляция лямбда выраженийв Java байткод class B { public void foo() { List<Person> list = ... final int bottom = ..., top = ...; list.removeIf( indy((MH(metaFactory), //bootstrap MH(invokeVirtual Predicate.apply), MH(invokeStatic B.lambda$1))(bottom, top)) } static boolean lambda$1(int bottom, int top, Person p) { return p.size >= bottom && p.size <= top; } } 35
- 36. Indy Indy – сокращениеот invokedynamic • В первый раз indy зовет bootstrap метод, который возвращает объект CallSite • Далее и при последующих вызовах от объекта callsite берется МethodHandle и зовется invokeExact 36
- 37. MethodHandle MethodHandle – целевойобъект indy: • может возвращать всегда одно и то же • может быть доступом к полю, методу • адаптером других MethodHandle – адаптеры аргументов – частичное применение аргументов (binding) – условный переход (guardWithTest) 37
- 38. LambdaMetaFactory j.l.invoke.LambdaMetaFactory.metafaсtory: • bootstrap методдля invokedynamic, порождающих лямбды • Порождает RT-анонимный класс для лямбды, реализующий SAM тип • Создает и возвращает ConstantCallSite, чей MethodHandle бывает двух типов: 38
- 39. LambdaMetaFactory MethodHandle возвращаемый LambdaMetaFactory: •Если у лямбды нет контекста, то возвращается константный MethodHandle от лямбда-объекта (кэширование лямбды) • Если у лямбды есть контекст, то возвращается ссылка на статическую фабрику класса лямбды 39
- 40. Runtime анонимные классы •Настолько анонимные, что их даже нет в JVM спецификации – полную семантику возможно вычислить только из исходных текстов HotSpot 40
- 41. Runtime анонимные классы •Из Java создаются через Unsafe.defineAnonymousClass • Не принадлежат никакому класслоадеру, их нельзя найти, умирают раньше других классов • В Java 8 их семантика поменялась – они могут доступаться до private членов классов их породивших (до тел лямбд) 41
- 42. Оптимизации лямбд Задача: Пустьесть Java код Runnable r = ()->System.out.println(“Hi”); r.run(); Требуется: вместо этого кода породить: System.out.println(“Hi”); 42
- 43. Решение HotSpot • Интерпретируемкод метода, пока он не станет горячим – порождая и загружая анонимный класс для лямбда выражения • Инлайним в код целевого метода сначала код единственного метода анонимного класса, а затем и само тело лямбды • Анонимный класс собираем GC 43
- 44. Решение JET* • Восстанавливаемиз байткода в статическом компиляторе лямбда-выражение в исходном виде • Вычисляем, что единственное использование лямбды – это ее непосредственный вызов • Инлайним тело лямбда выражения * Пока не реализовано 44
- 45. Решение JET* А еслинам не удалось заинлайнить метод куда передается лямбда-выражение? 45
- 46. Решение JET* 46 (p ->(p.size >= bottom && p.size <= top)) lambda$1: код тела лямбды захваченный контекст
- 47. Решение JET* 47 (p ->(p.size >= bottom && p.size <= top)) j.l.Object methods при вызове getClass() , создается класс на лету lambda$1: код тела лямбды захваченный контекст Не нужно создавать класс для большинства случаев
- 48. Лямбды в JET:текущий статус • Пока создаются через indy, но тела лямбд статически компилируются • Классы лямбд динамически компилируются – очень быстро <1ms • В разработке: AOT порождение классов лямбд и их AOT компиляция • В планах: удаление избыточности – класс для лямбды не всегда нужен 48
- 49.
- 50. Типовые аннотации Могут бытьвезде где есть тип: class TypeAnnotationsExample { @Encrypted String data; List<@NonNull String> strings; HashSet names = (@Immutable HashSet) set; } 50
- 51. Типовые аннотации • Доступныв рантайм через Reflection API: – getTypeAnnotations • Кодируются в Java байткоде атрибутом типа Runtime(In)VisibleTypeAnnotation – новые атрибуты Java 8 байткода 51
- 52. Имена параметров • Еслиjavac задать ключ –parameters, то – в класс-файл будут писаться имена параметров – имена параметров будут доступны через reflection • Используются в Spring MVC 52
- 53. New Java 8APIs 53
- 54. New Java 8APIs • Stream API • Time API • JavaFX 8 • Nashorn Также как и все о 54
- 55. New Java 8APIs • Stream API • Time API • JavaFX 8 • Nashorn Как поддерживаются в JET? 55
- 56. New Java 8APIs • Excelsior – официальный Java SE licensee – лицензируем все исходные тексты Java SE у Oracle – можем поступать с ними как хотим, например компилировать Java байт-код платформы в машинный код и использовать свою реализацию JVM – обязаны проходить тесты на совместимость (JCK) 56
- 57. New Java 8APIs Не все Java 8 APIs одинаково стандартны: • Stream API, Time API входят в стандарт Java 8 • Nashorn, JavaFX НЕ входят в стандарт Java SE – в частности нет тестов JCK 57
- 58.
- 59. Структура Oracle JRE •Классы Nashorn и JavaFX находятся в папке ext – грузятся Extension класслоадером • Все что находится в папке ext можно официально не включать в Private JRE дистрибутива своего приложения 59
- 60. Распространение приложений скомпилированных ExcelsiorJET • Скомпилированные с помощью Excelsior JET приложения всегда распространяются с приватной копией JET Runtime: – ваши пользователи не должны ставить “Excelsior JRE” – New in Java 8: автоматически НЕ включает JavaFX и Nashorn, если они не используются вашим приложением 60
- 61.
- 62. Compact Profiles Compact1 Compact2Compact3 java.lang java.rmi java.lang.instrument java.io java.sql java.lang.management java.math javax.transaction javax.management java.nio javax.xml javax.naming java.util org.w3c.dom javax.script java.net org.xml.sax javax.security java.security javax.sql javax.crypto javax.xml.crypto java.text org.ietf.jgss 62
- 63. Compact Profiles • Естьв Java SE Embedded (Linux builds) • В OpenJDK (не собираются на Windows и Mac OS X) 63
- 64. История компонентизации Java SEот Excelsior • Разбиение Java SE на APIs (2000 год) – компиляция их в DLL • JetPerfect (2001 год) – компиляция приложений с нужными частями Java SE в один EXE файл – SWT Example: 1.4 MB • Java Runtime Slim-Down (2007 год) – совместимое с Java SE спецификацией решение • Compact Profiles (2016 год) 64
- 65. История компонентизации Java SEот Sun/Oracle • Kernel JRE (2006 год) • Project Jigsaw 2007 – 2017(?) • Compact Profiles (2014 год) 65
- 66. Compact Profiles • Первыйрабочий и легальный способ уменьшения Private JRE • Есть JCK (тесты совместимости) 66
- 67. Compact Profiles • Первыйрабочий и легальный способ уменьшения Private JRE • Есть JCK (тесты совместимости) • Есть в Excelsior JET для всех десктопных платформ (Windows, Linux, Mac OS X) и в embedded (Linux ARM) 67
- 68. JavaFX on CompactProfiles 68
- 69. JavaFX 8 onCompact Profiles • JavaFX условно состоит из трех логических частей: – Core JavaFX – JavaFX Web (WebKit based) – JavaFX bridges to Swing и SWT 69
- 70. JavaFX 8 onCompact Profiles • Core JavaFX может работать на Compact2 – FXML зависит от XML • JavaFX Swing Bridge требует Full Java SE – Так как очевидно зависит от Swing 70
- 71. JavaFX 8 onCompact Profiles • JavaFX Web тоже имеет зависимости от AWT … 71
- 72. JavaFX 8 onCompact Profiles • JavaFX Web тоже имеет зависимости от AWT, которые не разрешаются во время исполнения ! 72
- 73. JavaFX 8 onCompact Profiles • JavaFX Web тоже имеет зависимости от AWT, которые не разрешаются во время исполнения, кроме одной … 73
- 74. JavaFX 8 onCompact Profiles • JavaFX Web тоже имеет зависимости от AWT, которые не разрешаются во время исполнения, кроме одной, которая тоже не разрешается в режиме -Xverify:none 74
- 75. JavaFX 8 onCompact Profiles Поддержка JavaFX Web в Excelsior JET: • зависимости от AWT откладываются до разрешения во время исполнения – не разрешаются в статическом компиляторе • Все классы JavaFX верифицируются до исполнения – не требуется верификация во время исполнения и загрузка “лишних” классов • В результате JavaFX Web работает на Compact2! 75
- 76. Java Packager (OracleJDK) vs. JetPackII (Excelsior JET) Java Packager JetPackII with Compact Profiles Ensemble Demo (with WebView sample) 46 MB 21 MB BrickBreaker 42 MB 10 MB 76 Примечание: замеры производились на Windows 32-bit для Java 8 Update 72, представлены размеры дистрибутивов без зависимостей
- 77. Заключение • Java 8– лучший релиз Java со времен Java 5 – лямбды повышают производительность труда • Лямбды не повлияли на спецификацию JVM – но желательна специальная поддержка в JVM • Compact Profiles уменьшают размер Private JRE – важно для магазинов приложений и в embedded • Java != HotSpot 77
- 78. Вопросы и ответы НикитаЛипский, Excelsior [email protected] twitter: @pjBooms 78