1. Kink: プロトタイプベース言語で
の invokedynamic (構想)
@miyakawa_taku
2012-02-22
JJUG Night Seminar

2. 1
要旨
• Kink という JVM 言語を作っています
• JavaScript や Lua と同様に、クラスのないオブ
ジェクト指向言語です
• invokedynamic がどこに使えるものか考えて
みました

3. 2
論点
• Kink の紹介
– クラスのない世界
– なんでもメソッド
– 気になる性能は？
• invokedynamic の使い所
– スロットアクセスの最適化
– SwitchPoint で実行モード切り替え

4. 3
論点
• Kink の紹介
– クラスのない世界
– なんでもメソッド
– 気になる性能は？
• invokedynamic の使い所
– スロットアクセスの最適化
– SwitchPoint で実行モード切り替え

5. 4
クラスのない世界
• クラスはなく値だけがある
• データもメソッドもいきなり値のスロット
(≒フィールド) に突っ込む
&DOG = value
DOG.&bark = { 'Bow!' }
printline(DOG.bark) # => Bow!

6. 5
クラスのかわりに親
• 自分自身がスロットを持っていなかったら親
から取ってくる
• 親のことをプロトタイプとも言う
&PROTODOG = value('bark' : { 'Bow!' })
&DOG = PROTODOG.child
printline(DOG.bark) # => Bow!

7. 6
親/子関係の一つ覚え
• つまり子は親の名前空間を継承する
• 様々な仕組みを親/子関係で実現する
– クラス / インスタンス (のようなもの)
– 親クラス / 子クラス (のようなもの)
– 外側のスコープ / 内側のスコープ

8. 7
なんでもメソッド
• 足し算も掛け算もメソッド
• 条件分岐もメソッド
• 代入もメソッド
• 引数渡しもメソッド

9. 8
足し算も掛け算もメソッド
• 演算子はメソッドの構文糖
(TOP + BOTTOM) * HEIGHT
TOP.plus(BOTTOM).multiply(HEIGHT)

10. 9
条件分岐もメソッド
• if-then-else は bool 値のメソッド
(N % 2 == 0).then { 'even' } { 'odd' }
(N % 2 == 0).then({ 'even' } { 'odd' })

11. 10
代入もメソッド
• スロットへの代入はスロットのメソッド
&NUM = 42
&NUM.assign(42)

12. 11
引数渡しもメソッド
• 引数渡しは仮引数列 (スロットのリスト) のメ
ソッド
&diff = { (&X &Y) X - Y }
&diff = { [&X &Y] = _args X - Y }

13. 12
気になる性能は？
• tarai(13 6 0) (たらい回し関数、竹内関数) で
マイクロベンチマーク
&tarai = { (&X &Y &Z)
(X <= Y).then {
Y
}{
tarai(tarai(X - 1 Y Z) tarai(Y - 1 Z X) tarai(Z - 1 X Y))
}
}
printline(tarai(~ argv.map { __.int }))

14. 13
結果: bc よりは速い
GNU bc 1.06.95
Kink 2012-02-19
C Ruby 1.8.7
scm 5e5
Python 2.6.6
mawk 1.3.3
C Ruby 1.9.2
Lua 5.0.3
Groovy 1.7.0
JRuby 1.6.6
0 20 40 60 80 100 120 140 160
秒

15. 14
つまりこんな言語
• クラスがなくて値だけがある
• 代入も制御構造もメソッド呼び出し
• 速くするのはかなり難渋する
• あと、末尾呼び出しでスタックオーバーフロー
が起きないことを保証しています

16. 15
論点
• Kink の紹介
– クラスのない世界
– なんでもメソッド
– 気になる性能は？
• invokedynamic の使い所
– スロットアクセスの最適化
– SwitchPoint で実行モード切り替え

17. 16
処理系の作り
• プログラムはJVM バイトコードにせず、「評価
器」を作って実行する (cf. SICP 4章)
call call
&loop.do {
print("twift!") slot proc slot proc
loop
} chunk chunk
プログラム 抽象構文木 評価器

18. 17
invokedynamic の使い所
• そもそもJVM バイトコードにしないので、メソッ
ド呼び出しがいきなり invokedynamic になるこ
とはない
• ただし、高速化のためにバイトコード生成を
使っている所はあって、そこに invokedynamic
が使えるかも

19. 18
スロットアクセスの最適化
• スロットアクセスを速くするため、スロット集合
のクラスを実行時に生成している
• 本来はアクセス元のコードでキャッシュを効か
せて速くする (現在は未実装)
• ここに invokedynamic が使えそう
DOG
DOG.bark
bark { "Bow!" }
jump { "Pong!" }
ここに使う

20. 19
スロットアクセスの最適化
• キャッシュヒット → フィールドを直接取得
• キャッシュミス → フォールバック
• MethodHandles#guardWithTest が使えそう
if (slots.getClass() == #cachedClass) { test
return ((#cachedClass) slots).bar; target
} else {
deoptimize();
fallback
return slots.get("bar");
}

21. 20
SwitchPoint で実行モード切り替え
• スロットやリストへの代入はメソッド呼び出し
• 毎回メソッドを呼ぶと大変なコストなので、可
能な限りショートカット処理している
• ここで SwitchPoint#guardWithTest が使えそう
if 代入メソッドは再定義されていない？
ショートカット処理
else
真面目にメソッド呼び出し

22. 21
SwitchPoint で実行モード切り替え
• SwitchPoint は MethodHandle のファクトリ
– SP.guardWithTest(target, fallback):MethodHandle
– 通常は target が実行される
– SwitchPoint が invalidate されると、それ以降は
fallback が実行される
• 処理の実行モードを切り替えるのに使える
– 代入処理の MH を SwitchPoint で生成
– 代入メソッドが再定義されたら invalidate

23. 22
invokedynamic の使い所 (rep)
• クラスのない言語でも充分使い所はある
– スロットアクセスの最適化
– 実行モード切り替え

24. 23
参考
• Kink Programming Language
– http://code.google.com/p/kink-lang/
• V8 JavaScript Engine
– http://code.google.com/p/v8/
– スロットアクセスを最適化する仕組みのパクリ元
(Hidden Class)
• An efficient implementation of SELF
– http://dl.acm.org/citation.cfm?id=74884