2019/07/06 KanJava JUG Event https://kanjava.connpass.com/event/134390/ * GraalVMが照らす未来/ Introduction to GraalVM 多言語対応の仮想マシンGraalVMは、通常のJVMとしての利用に加え、JavaScriptやRuby、Pythonなど他の言語の実行環境としても利用でき、すべての言語間で相互利用できます。また、JITコンパイラの機能を利用して、ネイティブイメージを作成し、JVMを利用せずにアプリケーションを実行できます。ネイティブイメージは、MicronautやQuarkus、Helidonといった最新のフレームワークが対応しており、この機能を利用して起動時間の短縮を図っています。このセッションでは、GraalVMの概要や基礎を説明します。

1. GraalVMが照らす未来
関西Javaエンジニアの会
阪田 浩一
#kanjava

2. About Me
• 阪田 浩一 (Koichi Sakata)
• KanJava JUG Leader/Founder
•
• Twitter: @jyukutyo
• Blog: sakatakoichi.com
• JVMになりたい人
– GCとJITコンパイラに関心

3. http://www.graalvm.org/

4. Today’s Target
つかみづらい
GraalVMの概要を
把握する

5. Question
GraalVMは
JVM？

6. GraalVMは
JVMの機能を
すべて包含します

7. 既存のJVMにできることは
すべてできます

8. ベースはHotSpot VM

9. ただし、
JITコンパイラが
異なります

10. HotSpotVM
Compiler Interface
C2C1
HotSpotVM
C++

11. GraalVM
Compiler
Interface
GraalC1
HotSpotVM
JVMCI
Java

12. GraalVM ≠ Graal

13. Graalは
Javaで書かれた
JITコンパイラ

14. Graalは
GraalVMの機能の核

15. GraalはJDKにもある
http://openjdk.java.net/jeps/317

16. Java 10以降でGraalを使う
java
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions
-XX:+UseJVMCICompiler
-XX:+PrintCompilation
Main

17. Summary
• GraalVMは
–JVMにできることがすべてできる
–JITコンパイラGraalとは異なる

18. Graal JITコンパイラの
何がいいの？

19. Pros
1. Javaで書かれている
– C++で書かれたC2は、複雑化した
– コントリビュートを受けやすく

20. Pros
2. Graal向けに作られた
言語実装用フレームワークTruffleが
ある

21. Truffle
• トラフル（トリュフ）
• 言語実装用フレームワーク
– ASTインタプリタ構築の基盤を提供する

22. Truffleで実装した言語を
(Graalを通し)
GraalVM上で実行できる

23. 何がうれしいの？

24. さまざまな言語を
実行できる環境として
高パフォーマンス

25. Polyglot on the JVM with Graal

26. さらに、その言語間で
相互に呼び出しできる

27. Truffleでの言語実装
HotSpot VM
JVMCI
Graal
JVM Lang Truffle
LLVMJS R Ruby
C C++
Fortran
Interpreter

28. Truffleでの言語実装
• TruffleRuby (Ruby)
– https://github.com/graalvm/truffleruby
• FastR (GNU R)
– https://github.com/graalvm/fastr
• Graal.js (JavaScript)
– ECMAScript 2018/Node.js 10.15.0
– https://github.com/graalvm/graaljs
• SimpleLanguage (学習用)
– https://github.com/graalvm/simplelanguage

29. Interoperability

30. Java <-> Truffle言語
はもちろん

31. Truffle言語間でも
(Ruby <-> JavaScriptなど)

32. e.g.) Call Ruby code
from JavaScript

33. Execute Ruby Code in JavaScript
js> var array = Polyglot.eval("ruby",
"[1,2,42,4]")
js> array[2]
42
[GRAALVM_HOME]/bin/polyglot --shell --jvm
https://www.sakatakoichi.com/entry/graalvmpolyglot

34. デバッグ

35. Debug on Chrome

36. デモ

37. 自分で言語を実装することも
• 四則演算する言語を実装してみた
– https://github.com/jyukutyo/JVM-Math-Language

38. GraalVMとは
高パフォーマンスな
多言語実行環境

40. Polyglot
=
多言語を実行できる

41. GraalVM
• 研究から生まれたプロダクト
– Oracle Labs
– ヨハネス・ケプラー大学
• オーストリア
• Compiler and JVM Research at JKU
– GraalやTruffleについての論文多数
• 大学内にOracle Labsのブランチがある
• オープンソース（Community Edition: 後述）
• https://github.com/oracle/graal

42. Now working
for Windows

43. Summary
• GraalVMは
–高パフォーマンスな多言語実行環境
–Polyglot VM

44. ネイティブイメージ化は
何なの？

45. Custom Part in GraalVM
• Graal
– JIT Compiler
• Truffle
– Language Implementation Framework
• Substrate VM
– Runtime Library and Tools for Java AOT Compiled
Code

46. AOTコンパイル
(Ahead-of-Time)
=
事前コンパイル

47. 実行可能な
ネイティブイメージに
コンパイルすること

48. つまり、JVM不要
クラスロードなし

49. 起動が高速になる！

50. JITコンパイルしないので
ピーク時の
パフォーマンスは落ちる

51. AOTコンパイルは
JITコンパイルと
違うのでは…？

52. AOT/JITコンパイル
• AOTコンパイル
– コードから機械語に
• JITコンパイル（JVMでの）
– バイトコードとプロファイルデータから
機械語に

53. バイトコード
と実行時の情報
から
機械語に

54. AOTコンパイル
コードをバイトコードに
変換するとして、
プロファイルデータなしでの
JITコンパイル
と捉えてみる

55. 実装がこうなっている、
というより
あくまで捉え方の観点

56. 他のJVM言語のコードも
ネイティブイメージに
できる以上、
遠からずな捉え方

57. https://openjdk.java.net/jeps/295

58. https://twitter.com/thomaswue/status/1145603781108928513

59. Summary
• Substrate VMは
–ネイティブイメージを生成する
小型の仮想マシン

60. GraalVMができる
具体的なこと

61. Top 10 Things To Do With GraalVM
1. High-performance
modern Java
2. Low-footprint, fast-
startup Java
3. Combine JavaScript, Java,
Ruby, and R
4. Run native languages on
the JVM
5. Tools that work across all
languages
6. Extend a JVM-based
application
7. Extend a native
application
8. Java code as a native
library
9. Polyglot in the database
10.Create your own
language

62. これから
何が起こるのか？

63. ネイティブイメージで
起動時間が短くなり
FaaSでもJavaが〜

64. 処理ごとに
それが得意な言語を
使える

65. 解析にはR、
機械学習にはPython、
Webフレームワークには
Javaを使う、など
（あくまで例）

66. デモ

67. データベースなど
ミドルウェアに
GraalVMが組み込まれ、
プログラミング言語を
使えるようにする

68. 9. Polyglot in the database
Top 10 Things To Do With GraalVM

69. たとえば
ユーザ関数

70. 他の言語のライブラリに
ある関数を
使えたら便利

71. Execute JavaScript Function in SQL
SQL> select validator.isEmail('alice@example.com’)
from dual;
VALIDATOR.ISEMAIL('ALICE@EXAMPLE.COM’)
-------------------------------------- 1
SQL> select validator.isEmail('bob@example') from dual;
VALIDATOR.ISEMAIL('BOB@EXAMPLE’)
-------------------------------- 0
https://www.sakatakoichi.com/entry/graalvmembeddeddb

72. SQL内でNode.jsの
validatorモジュールに
ある関数を使う

73. GraalVM-Embedded Database
• Oracle Database
– Oracle Multilingual Engine
(Oracle MLE)
• MySQL
– MySQL MLE Plugin
• Available shortly from MySQL Labs

74. Deploy With dbjs Command
$ dbjs deploy -uscott -p tiger
-c localhost:1521/ORCLCDB validator
+validator.js
...
├─┬isEmail
│ └──SCALAR FUNCTION VALIDATOR.ISEMAIL("p0" IN VARCHAR2) RETURN
NUMBER
...

75. Wrap Up
GraalVM is AWESOME!

76. Fin.