マルチコアCPU時代のJavaプログラミング

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5 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  HotSpot VMのエルゴノミクス機能 Java VMが動作するマシン情報から自動判定 GCのワーカースレッド数に影響コア数を意識するJava -XX:ParallelGCThreads=n （パラレルGC使用時） -XX:ConcGCThreads=n （コンカレントGC使用時） "GC task thread#0 (ParallelGC)" prio=10 tid=0x088d1800 nid=0x3428 runnable "GC task thread#1 (ParallelGC)" prio=10 tid=0x088d3000 nid=0x3429 runnable "GC task thread#2 (ParallelGC)" prio=10 tid=0x088d4400 nid=0x3430 runnable "GC task thread#3 (ParallelGC)" prio=10 tid=0x088d5000 nid=0x3431 runnable "GC task thread#4 (ParallelGC)" prio=10 tid=0x088d6000 nid=0x3432 runnable ・・・・確認方法(スレッドダンプ)

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6 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  java.util. concurrent.ForkJoinPool タスクを分割し、work-stealingモデルで並列に実行。 デフォルトの並列数は、論理CPU数。コア数を意識するJava ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(); pool.invoke(someTask); ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(properValue); pool.invoke(someTask);

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11 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  JNI使用時には注意が必要ガベージコレクション cstr = (*env)->GetStringCritical(env, string, &isCopy); ～長い処理～ (*env)->ReleaseStringCritical(env, string, cstr); GetStringCritical  ReleaseStringCritical間は、ガベージコレクションが抑止。他のスレッドでOutOfMemoryErrorの可能性。 GetPrimitiveArrayCriticalも同様。

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13 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED JavaVMロック機構の進化・OSのmutex関数を使用・オブジェクト毎にmutexを用意・ロード命令を使用ロック機構の進化はロック競合時の改良ではない・CAS命令を使用・マルチコアCPUでは CASのコストが増大ほとんどのロックは競合していないほとんどのロックは共有すらされていない第一世代ヘビーロック第二世代シンロック第三世代バイアスロック

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14 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  APIドキュメントには、どのメソッドが synchronizeメソッドか、記述なし  内部的にsynchronizedブロックを使用している場合もあり無意識のロック java.util.Hashtable java.lang.StringBuffer java.lang.String#getBytes() java.net.InetAddress#getAllByName() java.io.File#renameTo() ・・・

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15 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  java.util.Hashtableクラス ほとんどのメソッドがsynchronizeメソッド スレッドローカルで使用するなら、 java.util.HashMap等を。  java.lang.StringBufferクラス ほとんどのメソッドがsynchronizeメソッド java.lang.StringBuilderの使用を。無意識のロック

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16 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  java.lang.String#getBytes() 無意識のロック at sun.nio.cs.FastCharsetProvider.charsetForName(FastCharsetProvi -waiting to lock <0x74b1e5d8> (a sun.nio.cs.StandardCharsets) at java.nio.charset.Charset.lookup2(Charset.java:487) at java.nio.charset.Charset.lookup(Charset.java:475) at java.nio.charset.Charset.isSupported(Charset.java:517) at java.lang.StringCoding.lookupCharset(StringCoding.java:99) at java.lang.StringCoding.encode(StringCoding.java:335) at java.lang.String.getBytes(String.java:955) byte[] b1 = str1.getBytes(“MS932”); byte[] b2 = str2.getBytes(“EUC_JP”); byte[] b3 = str3.getBytes(“UTF-8”);

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17 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  java.net.InetAddress#getAllByName() 無意識のロック at java.net.InetAddress.getCachedAddresses(InetAddress.java:839) -waiting to lock <0x74b40e78> (a java.net.InetAddress$Cache) at java.net.InetAddress.getAllByName0(InetAddress.java:1207) at java.net.InetAddress.getAllByName(InetAddress.java:1127) at java.net.InetAddress.getAllByName(InetAddress.java:1063) InetAddress ia = InetAddress.getAllByName(“hostname”);

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18 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  java.io.File#renameTo() （delete/mkdirs/getCanonicalPathも同様）無意識のロック at java.io.ExpiringCache.clear(ExpiringCache.java:98) -locked <0x9fa0c328> (a java.io.ExpiringCache) at java.io.UnixFileSystem.rename(UnixFileSystem.java:276) at java.io.File.renameTo(File.java:1314) File f1 = new File(“・・・”); File f2 = new File(“・・・”); f1.renameTo(f2);

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19 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED フェアネスロック lock = new Object(); ・・・ public void run() { for (int i = 0 ; i < 100 ; i++) { synchronized (lock) { System.out.println(“i=" + i + " tid=" + Thread.currentThread().getId()); } } i=0 tid=9 i=1 tid=9 i=2 tid=9 i=3 tid=9 i=4 tid=9 i=5 tid=9 i=6 tid=9 ・・・ i=0 tid=9 i=0 tid=12 i=0 tid=11 i=1 tid=9 i=0 tid=10 i=0 tid=14 i=1 tid=10 ・・・期待する結果実際の結果

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21 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED モニター待合室オーナー部屋 Monitor Exit Monitor Entered Monitor Enter 待ちスレッドオーナースレッド 1: Monitor Enter: 待合室に入る。この段階ではロックは取れていない。 synchronized (o) { ・・・ 2: Monitor Entered: オーナー部屋に入る。この段階でロック獲得。 3: Monitor Exit: 部屋から退出。ロックを解放。 1 2 3

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22 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  synchronize(d)は、フェアネスロックではないフェアネスロック lock = new ReentrantLock(true); // true:フェアネスの指定・・・ public void run() { for (int i = 0 ; i < 100 ; i++) { try { lock.lock(); System.out.println(“i=" + i + " tid=" + Thread.currentThread().getId()); } finally { lock.unlock(); } }  フェアネスを期待する場合は、 java.util.concurrent.locks.ReentrantLock

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23 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  System.out#println()による区間分析性能分析 long time1 = System.currentTimeMillis(); System.out.println(“区間A開始:” + threadId + “:” + time1); n = n+1; long time2 = System.currentTimeMillis(); System.out.println(“区間A終了:” + threadId + “:” + time2); 区間A開始:9:11000 区間A開始:8:11010 区間A終了:8:11020 ・・・区間A開始:7:20010 区間A終了:7:20020 区間A終了:9:21000 実行結果スレッド９だけ、１0秒かかっている System.out#pintln()内でも synchronizedの使用

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24 Copyright 2012 FUJITSU LIMITED  JVMTIの例性能分析 void JNICALL cbMethodEnter(jvmtiEnv *env, …) { メソッド名の抽出 (*env)->RawMonitorEnter(…); メソッド名のログ書き込み (*env)->RawMonitorExit(…); void JNICALL cbMethodEnter(jvmtiEnv *env, …) { メソッド名の抽出 (*env)->GetThreadLocalStorage(env, thread, &tls); tlsへメソッド名の記録