gen-class とバイトコード（第3回 gen-class 勉強会資料）

gen-classとバイトコード

@tnoda_

第 3 回 gen-class 勉強会

[2015-05-12 Tue]

Outline

gen-classのバイトコード

• メソッド

• クラスの初期化

Javaの classとの違い

• バイトコードの違い

• gen-class にしかできないこと

単純なクラスの例 (Java)

Example (Foo.java)

1 class Foo {2 public long inc(long x) {3 return x + 1;4 }5 }

javapの実行例 (1/2)

Example (javap Foo)

1 Compiled from "Foo.java"2 class Foo {3 Foo();4 public long inc(long);5 }

javapの実行例 (2/2)

Example (javap -c Foo)

1 Compiled from "Foo.java"2 class Foo {3 Foo();4 Code:5 0: aload_06 1: invokespecial #1 // Method

java/lang/Object."<init >":()V7 4: return89 public long inc(long);

10 Code:11 0: lload_112 1: lconst_113 2: ladd14 3: lreturn15 }

単純なクラスの例 (gen-class)

Example (bar.clj)

1 (gen-class2 :name Bar3 :methods [[inc [long] long ]])45 (defn- -inc ^long6 [^long x]7 (inc x))

Example (Foo.java)

1 class Foo {2 public long inc(long x) {3 return x + 1;4 }5 }

javapの実行例

Example (javap Bar)

1 public class Bar {2 public static {};3 public Bar();4 public java.lang.Object

clone ();5 public int hashCode ();6 public java.lang.String

toString ();7 public boolean equals(java

.lang.Object );8 public long inc(long);9 }

Example (javap Foo)


javapの実行例

Example (javap Bar)

1 public class Bar {2 public static {};3 public Bar();4 public java.lang.Object

clone ();5 public int hashCode ();6 public java.lang.String

toString ();7 public boolean equals(java

.lang.Object );8 public long inc(long);9 }

Example (javap Foo)


身に覚えの無いメソッド (1/2)

＿人人人人人人人人人人人人人人＿

＞　 clone(); 　＜

＞　 hashCode(); 　＜

＞　 toString(); 　＜

＞　 equals(java.lang.Object);　＜￣ＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹ￣

Example (bar.clj)

1 (gen-class2 :name Bar3 :methods [[inc [long] long ]])

身に覚えなの無いメソッド (2/2)

1 user > (.clone (Bar.))2 CloneNotSupportedException Bar java.lang.Object.clone (

Object.java:-2)34 user > (. hashCode (Bar.))5 133240721067 user > (. toString (Bar.))8 "Bar@4ce58390"9

10 user > (. equals (Bar.) (Bar.))11 false

gen-classの仕様clone() がつくられるのは gen-class の仕様

docstring (:methods)

The generated class automatically defines all of thenon-private methods of its superclasses/interfaces.

生成クラスにはスーパークラスおよび実装インタフェースのプラ

イベードではないメソッドが自動的に定義される。

docstring (:extends)

Specifies the superclass, the non-private methods ofwhich will be overridden by the class. If not provided,defaults to Object.

スーパークラスが :extends で明示的に指定されない場合のデフォルトは Object.

























スーパークラス由来のメソッド

＿人人人人人人人人人人人人人人＿

＞　 clone(); 　＜

＞　 hashCode(); 　＜

＞　 toString(); 　＜

＞　 equals(java.lang.Object);　＜￣ＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹＹ￣

身に覚えの無いメソッドは Object 由来のもの

clone()の実装 (1/2)

public java.lang.Object clone();Code:

0: getstatic #40 // Field clone__var:Lclojure/lang/Var;3: dup4: invokevirtual #66 // Method clojure/lang/Var.isBound:()Z7: ifeq 16

10: invokevirtual #69 // Method clojure/lang/Var.get:()Ljava/lang/Object;13: goto 1816: pop17: aconst_null18: dup19: ifnull 3422: checkcast #53 // class clojure/lang/IFn25: aload_026: invokeinterface #57, 2 // InterfaceMethod clojure/lang/IFn.invoke:(Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;31: goto 3934: pop35: aload_036: invokespecial #71 // Method java/lang/Object.clone:()Ljava/lang/Object;39: areturn


1 clone_var スタティックフィールドの Var を確認

2 バインドされていないか null ならば Object.clone() を呼び出し

3 バインドされていれば IFn にキャストして Clojure の関数を実行 (IFn.invoke())

継承メソッドの実装

1 対応する Clojure 関数があるかどうかを確認2 無ければスーパークラスのメソッドを呼び出す

3 対応する Clojure 関数があれば、その関数を実行



2 バインドされていないか null ならば Object.clone() を呼び出し


継承メソッドの実装

1 対応する Clojure 関数があるかどうかを確認2 無ければスーパークラスのメソッドを呼び出す


inc()の実装 (1/2)public long inc(long);

Code:0: getstatic #24 // Field inc__var:Lclojure/lang/Var;3: dup4: invokevirtual #66 // Method clojure/lang/Var.isBound:()Z7: ifeq 16

10: invokevirtual #69 // Method clojure/lang/Var.get:()Ljava/lang/Object;13: goto 1816: pop17: aconst_null18: dup19: ifnull 4422: checkcast #53 // class clojure/lang/IFn25: aload_026: lload_127: invokestatic #106 // Method clojure/lang/Numbers.num:(J)Ljava/lang/Number;30: invokeinterface #91, 3 // InterfaceMethod clojure/lang/IFn.invoke:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;35: checkcast #75 // class java/lang/Number38: invokevirtual #110 // Method java/lang/Number.longValue:()J41: goto 5544: pop45: new #112 // class java/lang/UnsupportedOperationException48: dup49: ldc #114 // String inc (example/-inc not defined?)51: invokespecial #117 // Method java/lang/UnsupportedOperationException."<init>":(Ljava/lang/String;)V54: athrow55: lreturn

inc()の実装 (2/2)

1 inc_var スタティックフィールドの Var を確認

2 バインドされていないか null ならばUnsupportedOperationException


実際の処理は Clojure の関数 -inc が実行するので、バイトコードには処理の内容が含まれていない！

非継承メソッドの実装

1 対応する Clojure 関数があるかどうかを確認2 無ければ UnsupportedOperationException


















Checkpoint 1gen-class が生成するメソッド実装

継承メソッドのデフォルト実装

1 対応する Clojure 関数があるかどうかを確認

2 無ければスーパークラスのメソッドを呼び出す




2 無ければ UnsupportedOperationException


Clojure 関数を呼び出すだけのプロキシ































残された疑問

疑問 1


疑問 2


残された疑問

疑問 1


疑問 2


残された疑問

疑問 1


疑問 2


Static Initializer (1/3)

Figure : Bar クラスの static initializer


Example (Java)

1 private static final Var inc__var = Var.internPrivate("example", "-inc");

2 private static final Var equals__var = Var.internPrivate("example", "-equals");

3 private static final Var toString__var = Var.internPrivate("example", "-toString");

4 private static final Var hashCode__var = Var.internPrivate("example", "-hashCode");

5 private static final Var clone__var = Var.internPrivate("example", "-clone");

67 static {8 RT.var("clojure.core", "load"). invoke("/example");9 }


Example (Java)

1 Var.internPrivate("example", "-inc");

Example (Clojure)

1 example /-inc

スタティックフィールドの中身

関数（メソッドの処理を担当）の Var をキャッシュ


Example (Java)


Example (Clojure)

1 example /-inc




Example (Java)


Example (Clojure)

1 example /-inc



Checkpoit 2

!"#$%&"'' (&)*+#,

-.%//0"#

1#-0"2,3'2"2-%34"#

-.%5&).67

1+8&-%3&).6

Figure : 初期化前

Checkpoit 2

!"#$%&"'' (&)*+#,

-.%//0"#

1#-0"2,3'2"2-%34"#

-.%5&).67

1+8&-%3&).6

,9":1&,;<-.%

Figure : スタティックフィールド初期化

Checkpoit 2

!"#$%&"'' (&)*+#,

-.%//0"#

1#-0"2,3'2"2-%34"#

-.%5&).67

1+8&-%3&).6

,9":1&,;<-.%

!"

Figure : 名前空間読み込み

Checkpoit 2

!"#$%&"'' (&)*+#,

-.%//0"#

1#-0"2,3'2"2-%34"#

-.%5&).67

1+8&-%3&).6

,9":1&,;<-.%

!"

Figure : メソッド呼び出し

Javaのクラスとの違い

!"#$%&"'' (&)*+#,

-.%//0"#

1#-0"2,3'2"2-%34"#

-.%5&).67

1+8&-%3&).6

,9":1&,;<-.%

!"

Figure : gen-class のメソッド呼び出し

システムの動的な変更 (Java)

!"#$%&

'()*## '()*##

'+*,*

'+*,*

'()*##

手順

1 Java ソースを変更する2 コンパイルする

3 Jar/class ファイルを置き換える

4 クラスローダでリロード/最悪再起動

システムの動的な変更 (Java)

!"#$%&

'()*## '()*##

'+*,*

'+*,*

'()*##

手順

1 Java ソースを変更する2 コンパイルする

3 Jar/class ファイルを置き換える

4 クラスローダでリロード/最悪再起動

システムの動的な変更 (gen-class)

!"#$%&"'' (&)*+#,

-.%//0"#

1#-0"2,3'2"2-%34"#

-.%5&).67

1+8&-%3&).6

,9":1&,;<-.%

!"

手順

1 fn を更新して eval

gen-class で生成した .class ファイルの変更なし

システムの動的な変更 (gen-class)

!"#$%&"'' (&)*+#,

-.%//0"#

1#-0"2,3'2"2-%34"#

-.%5&).67

1+8&-%3&).6

,9":1&,;<-.%

!"

手順

1 fn を更新して eval

gen-class で生成した .class ファイルの変更なし

デモ

Figure : Minecraft

Checkpoint 3

Javaの classと Clojureの gen-classとの違い

• 動的に変更できるかどうか

動的とは

システムを動かしたまま変更できるかどうか

• Java . . . 全身麻酔• Clojure . . . 意識のある状態で脳外科手術

Checkpoint 3

Javaの classと Clojureの gen-classとの違い

• 動的に変更できるかどうか

動的とは

システムを動かしたまま変更できるかどうか

• Java . . . 全身麻酔• Clojure . . . 意識のある状態で脳外科手術

Wrap-up

gen-classが生成するクラスファイルの特徴

• 実際の処理を Clojure 関数に委譲するプロキシ• Var 経由でメソッドと Clojure 関数とをリンク

gen-classで Javaクラスをつくる利点

• システムを動的に変更できる

• gen-class 生成クラスファイルのコンパイル不要

Clojure の動的さを Java の世界に持ち込む魔法

Wrap-up







Wrap-up







Wrap-up







gen-class とバイトコード（第3回 gen-class 勉強会資料）

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