Java 25 Overview 並行処理とGC周りの新機能

Java 25で進化する並行処理とGCの最前線を解説。
Stable/Scoped Values、Structured Concurrency、Generational Shenandoah GCといった新機能の実用性と設計思想を解説しています。

Transcript

1. Java 25 Overview 並行処理とGC周りの新機能 和田 隆道
2. 1 © LY Corporation 和田 隆道 Wada Takamichi LINEヤフー株式会社 コマースカンパニー SC統括本部 開発本部 #LINEギフトのサーバーサイドエンジニア #新卒3年目 JJUG CCC 2025 Springで発表しました Java, Go, Rustのメモリ管理手法の比較
3. Today’s Agenda 2 © LY Corporation 1. Stable Values 2. Scoped Values 3. Structured Concurrency 4. Generational Shenandoah GC
4. 説明の流れ © LY Corporation 3 ⚫ どういう機能か ⚫ どういうモチベで何が嬉しいか ⚫ 代替案との比較
5. Today’s Agenda 4 © LY Corporation 1. Stable Values 2. Scoped Values 3. Structured Concurrency 4. Generational Shenandoah GC
6. Stable Values: どういう機能か © LY Corporation 5 不変な値の初期化をスレッドセーフに遅延できる
7. Stable Values: どういうモチベで何が嬉しいか © LY Corporation 6 finalで不変な値を保持できるが初期化を遅延したいことがある ⚫ finalはクラスやインスタンスの生成時に初期化されるので、処理が重たかったりする とアプリケーションの起動が遅くなってしまうことがある ⚫ こういう場合は初期化タイミングを遅らせたい
8. finalが付かないので最適化が効かない スレッドセーフじゃないので初期化処理が何度も呼ばれてしまう可能性がある Stable Values: どういうモチベで何が嬉しいか © LY Corporation 7 可変な値を使えば遅延初期化できるが非効率
9. Stable Values: どういうモチベで何が嬉しいか © LY Corporation 8 こういう場合にStable Valuesが使える 初期化タイミングを遅延できる JVMによって定数扱いされるのでfinalと同等の最適化が効く 初期化処理がスレッドセーフに1度だけ実行される
10. finalなので最適化が効く スレッドセーフ フィールドごとにHolderクラスを作る必要があるので、可読性が下がるし、オーバー ヘッドも増える Stable Values: 代替案との比較 © LY Corporation 9 Class-Holder idiomで同じことできるが小回りが効かない
11. Today’s Agenda 10 © LY Corporation 1. Stable Values 2. Scoped Values 3. Structured Concurrency 4. Generational Shenandoah GC
12. ⚫ メソッド呼び出し時に不変な値を紐付ける ⚫ そのメソッドのスコープ内では参照できる Scoped Values : どういう機能か © LY Corporation 11 特定のスコープに不変な値を渡すことができる
13. Scoped Values :どういうモチベで何が嬉しいか © LY Corporation 12 ThreadLocalを使うとスレッドごとに値を持てるが扱いにくいし負荷も大きい 自由にget/setできるのでスパゲティ化しやすい removeし忘れるとスレッドプールで他のスレッドに値が漏れてしまう メモリのオーバーヘッドが大きい
14. 不変なので可読性が高い スコープが終わると値は自動で消える メモリのオーバーヘッドが小さい Scoped Values :どういうモチベで何が嬉しいか © LY Corporation 13 Scoped Valueは扱いやすい上、負荷も小さい
15. Today’s Agenda 14 © LY Corporation 1. Stable Values 2. Scoped Values 3. Structured Concurrency 4. Generational Shenandoah GC
16. ⚫ 並行処理する複数のタスクをまとめて管理できる ⚫ タスクの親子関係がトレースできる Structured Concurrency: どういう機能か © LY Corporation 15 並行処理するタスクを構造化できる Java 26でもまだ正式化されてない
17. 互いに干渉せず、エラーやキャンセルも伝播しない スタックトレースも難しい Structured Concurrency: どういうモチベで何が嬉しいか © LY Corporation 16 Executor Serviceで並行処理できるが、タスク同士が独立しており、非構造的
18. Structured Concurrency: どういうモチベで何が嬉しいか © LY Corporation 17 Structured Concurrencyを使うと複数のタスクを構造化できる 全てのタスクが成功したら完了、いずれかが成功したら完了など スレッドダンプでサブタスクをツリー構造で見ることができる
19. Structured Concurrency: どういうモチベで何が嬉しいか © LY Corporation 18 Structured Concurrencyを使うとタスクを構造化できる いずれかのタスクが失敗したら他のタスクを全てキャンセルする
20. Structured Concurrency: Kotlin Coroutinesとの比較 © LY Corporation 19 並行処理を構造化できる点は同じだが、内部実装は大きく異なる ⚫ 並行処理を構造化して、複数のタスクをまとめて管理できる点は同じ ⚫ Java Virtual ThreadはJVMが提供する軽量なスレッドだが、Kotlin Coroutinesはコン パイル時に状態マシンを作ることで言語レベルで実現
21. Today’s Agenda 20 © LY Corporation 1. Stable Values 2. Scoped Values 3. Structured Concurrency 4. Generational Shenandoah GC
22. Today’s Agenda 21 © LY Corporation 1. Stable Values 2. Scoped Values 3. Structured Concurrency 4. Generational Shenandoah GC
23. Generational Shenandoah GC : どういう機能か © LY Corporation 22 Shenandoah GCに世代別を追加 ⚫ Shenandoah GCはSTWが数ミリ秒程度でアプリケーションの実行にほぼ影響しないGC ⚫ 若い世代を優先的にGCすることで効率化する世代別を追加 ⚫ Java24でExperimentalとして入ってたものが安定版になった
24. Shenandoah GCはSTWの時間が数ミリ秒 GCのたびに毎回全てのオブジェクトをチェックしているため、CPUの負荷が高いし、必要 な空きヒープサイズも大きくなる Generational Shenandoah GC :どういうモチベで何が嬉しいか © LY Corporation 23 Shenandoah GCはSTWが数ミリ秒だがCPUやメモリに対する負荷が大きい
25. Generational Shenandoah GC :どういうモチベで何が嬉しいか © LY Corporation 24 ほとんどのオブジェクトは若いうちに死ぬという世代仮説を利用して、若い世代（多くが 死んでいるオブジェクト）に参照チェックを集中させる ヒープの解放をより効率的に行えるので、CPUの使用率が下がる、突発的なメモリ使 用量の向上に強い、メモリ利用率の改善 若い世代を優先的にGCする世代別の工夫により CPUとメモリの利用を効率化
26. Generational Shenandoah GC :他のGCとの比較 © LY Corporation 25 GCアルゴリズムごとにそれぞれ強みが異なる ⚫ Shenandoah GC ⚫ 世代別はJava25で安定版 ⚫ STWが数ミリ秒、小規模ヒープだと効率が良い ⚫ ZGC ⚫ 世代別はJava21で導入された ⚫ STWが数ミリ秒、超大規模ヒープに強い ⚫ G1GC ⚫ 世代別は元からやっている ⚫ STWは200ミリ秒目安、CPU負荷が小さい
27. まとめ © LY Corporation 26 ⚫ Stable Values: 不変な値の初期化をスレッドセーフに遅延できる ⚫ Scoped Values: 特定のスコープに不変な値を渡すことができる ⚫ Structured Concurrency: 並行処理するタスクを構造化できる ⚫ Generational Shenandoah GC: Shenandoah GCに世代別を追加