Look into Project Valhalla from CLR viewpoint

Similar points and different points are listed with comparing Project Valhalla to CLR's value type.

Transcript

1. #ccc_c4 CLRのValue Typeを起点にProject Valhallaを覗いてみる Look into Project Valhalla from CLR viewpoint
2. https://speakerdeck.com/logico/look-into- project-Valhalla-from-clr-viewpoint
3. このセッションで持ち帰ってもらいたいこと
4. Who am I? https://logico-jp.io
5. Agenda
6. メモリレイアウトの重要性
7. CPUはデータの局所性 (Data Locality) の原則に従う
8. CPUからのメモリアクセス L1 L2 Main Memory L3 Cache
9. レイテンシ Intel Broadwell-EPを例に L1 L2 Main Memory Intel® 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual https://software.intel.com/sites/default/files/managed/9e/bc/64-ia-32-architectures-optimization-manual.pdf L3 Cache
10. CLRのValue Type
11. CLR (Common Language Runtime) https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/standard/clr
12. CLRの型の種類
13. Value Type (値型)  enum  struct https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/csharp/language-reference/keywords/value-types
14. Nullable Value Type (Null許容値型) https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/csharp/programming-guide/nullable-types/
16. static void Main() { Point a = new Point(2, 4); Point b = a; Point c = a; ... } struct Point { public int x, y; public Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } ... }
17. static void Main() { Point a = new Point(2, 4); Point b = a; Point c = a; ... } struct Point { public int x, y; public Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } ... } Stack Heap a = Point(2,4) b = Point(2,4) c = Point(2,4)
18. Reference Type (参照型)  class  配列 https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/csharp/language-reference/keywords/reference-types
19. O M Method table pointer Object header AbcD..
20. Nullable Reference Type (Null許容参照型) https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/csharp/nullable-references
21. static void Main() { Point a = new Point(2, 4); Point b = a; Point c = a; ... } class Point { public int x, y; public Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } }
22. static void Main() { Point a = new Point(2, 4); Point b = a; Point c = a; ... } class Point { public int x, y; public Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } } Stack Heap a(ref) b(ref) c(ref) a Point(2,4)
23. 3 12 24 O M 53 値型の配列 O M -1 9 1 -1 -8 2 5 8 5 2 3
24. O M 5 参照型の配列
25. O M 5 O M 3 2 O M -1 9 O M -8 2 O M 1 -1 O M 5 8
26. 値型のメリット
27. 値型のデメリット
28. Project Valhallaとは
29. Project Valhalla ― Reboot JVM relationship with data in memory https://wiki.openjdk.java.net/display/valhalla/Main
30. スコープ
31. スコープ
32. マイルストン
33. マイルストン  L2 (LW2) https://wiki.openjdk.java.net/display/valhalla/LW2
34. LW2 http://jdk.java.net/valhalla/
35. 様々な最適化
36. Project Valhalla のこれまでのあゆみ JVMとプログラミングモデルの両方から調査 L World Early prototypes (M1-M3) コンパイラのみ 調査対象は言語側 • Genericsの特殊化や ワイルドカード • VMへの要件 • 多数の検討課題があること を確認 “MVT” prototype VMのみ 調査対象は“Q-World”モデル 詳細はJVM Language Summit 2018の動画を 参照 Current prototype • VMとコンパイラをサポート • Genericsの特殊化、 参照型から値型への移行は 未サポート • まだまだ調査中
37. * type
38. Q World Q qload...
39. Q World Q qload... 動きはしたが、 オーバーヘッドが大きく 使い物にならず...
40. L World a*
41. L World
42. メモリレイアウトの効率化が必要な理由 (再掲) Intel Broadwell-EPを例に L1 L2 Main Memory Intel® 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual https://software.intel.com/sites/default/files/managed/9e/bc/64-ia-32-architectures-optimization-manual.pdf L3 Cache
43. Javaでは?
44. Object Identity フラットなメモリレイアウトを実現する上での課題 class Point { int x; int y; Point(int _x, int _y) { this.x = _x; this.y = _y; } } ... Point p1 = Point(1,2); Point p2 = Point(1,2);
45. Object Identity フラットなメモリレイアウトを実現する上での課題 class Point { int x; int y; Point(int _x, int _y) { this.x = _x; this.y = _y; } } ... Point p1 = Point(1,2); Point p2 = Point(1,2); p1とp2は完全に 一致するか？
46. M K 53 klass (同一クラスを使うインスタンス共通のmetadataへのPointer) mark (インスタンス固有のmetadata) Metaspace HotSpotの場合
47. M K 3 12 24 53 配列
48. M K 3 12 24 M K 3 M K 12 M K 24 M K 53 53
49. 例 public class Point { int x; int y; } public class App { ... Point[] points = new Point[5]; points[0] = new Point(); ... }
50. M K 5
51. M K 5 M K 3 2 M K -1 9 M K -8 2 M K 1 -1 M K 5 8
52. M K 3 2 M K -1 9 M K -8 2 M K 1 -1 M K 5 8 M K -1 9 1 -1 -8 2 5 8 5 2 3
53. M K 3 2 M K -1 9 M K -8 2 M K 1 -1 M K 5 8 inline class M K -1 9 1 -1 -8 2 5 8 5 2 3
54. 現在のプロトタイプでできること
55. Inline class public inline class Point { private int x; private int y; private Point(int _x, int _y) { this.x = _x; this.y = _y; } public static Point of(int _x, int _y) { return new Point(_x,_y); } }
56. コンストラクタ  defaultvalue  withfield
57. public class Point { private int x; private int y; private Point(int _x, int _y) { this.x = _x; this.y = _y; } public static Point of(int _x, int _y) { return new Point(_x,_y); } } public inline class Point { private int x; private int y; private Point(int _x, int _y) { this.x = _x; this.y = _y; } public static Point of(int _x, int _y) { return new Point(_x,_y); } }
58. 配列
59. デフォルト値 Foo.default と表記 x = T.default x = null
60. メモリレイアウトのフラット化 常にフラットでなければならないか？
61. メモリレイアウトのフラット化 LW2 では V? を使う (Null許容) http://hg.openjdk.java.net/valhalla/valhalla /file/a32457198d3e/test/jdk/valhalla/valuet ypes/NonFlattenValue.java public inline class NonFlattenValue { Point? nfp; NonFlattenValue() { this.nfp = Point.makePoint(0,0); } NonFlattenValue(Point p) { this.nfp = p; } public Point? point() { return nfp; } public Point pointValue() { return (Point) nfp; } ... }
62. Generics OptionalInt?
63. 今後検討していくもの (LW2 では未検討のもの)
64. 新しい上位型 – RefObject と ValObject
65. 新しい上位型 – なぜ必要か? x instance of RefObject RefObject RefObject o extents RefObject
66. Nullの許容
67. Nullの許容 (L3での調査の中心部分)
68. 同一性 (==)
69. 同一性 (==)
70. 移行 https://docs.oracle.com/en/java/javase/13/docs/api/java.base/java/lang/doc- files/ValueBased.html https://docs.oracle.com/javase/jp/13/docs/api/java.base/java/lang/doc-files/ValueBased.html
71. その他のIdentityに関連する操作
72. Conclusion
73. LW2時点でのInline Classの制限 基底クラス java.lang.Object 含められるもの Top level クラス、innerクラス、nestedクラス、localクラス 含められないもの Interface、annotation type、enum 宣言できるもの innerクラス、nestedクラス、localクラス Nullを許容するか しない 必ずデフォルト値を持つ (全ビットゼロ) abstractにできるか できない Inline Classは暗黙のうちにfinal Inline Classのメンバ 全てのインスタンスフィールドは暗黙のうちにfinal 明示的にregular interfaceを実装できる 再帰的に自インスタンスのフィールドの型として宣言できない javacによる操作 hashCode()、equals()、toString()を自動生成する clone()、finalize()、wait()、notify()を許可しない
74. 現在検討しているもの (一例)
75. まとめ
76. セッションアンケート https://aka.ms/AA6m7dq
77. Microsoft Learnや 開発者ニュースレター の詳細情報 https://aka.ms/AA6lx6o
78. Resources
79. Resources https://youtu.be/1H4vmT-Va4o https://youtu.be/_26KZAegYRM https://youtu.be/49GUljUmGHg https://www.slideshare.net/DavidBuck7/valhalla-update-jjug-ccc-spring-2019