Java から Go のメソッドを呼んでみる！ JEP 419​ Foreign Function & Memory API で一緒に遊んでみた​

2022年8月26日のJJUGナイトセミナー「おうちで！ビール片手にLT大会！」の資料です。

参考： JEP 419: Foreign Function & Memory API (Second Incubator)
ソースコード: https://github.com/YujiSoftware/duke-gopher

Transcript

1. JEP 419
   Foreign Function &
   Memory API で
   一緒に遊んでみた
   @YujiSoftware
   https://yuji.software/
   

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2. ある日のこと
   

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3. Javaのマスコットキャラクター Duke は、窓から外を眺めていました。
   すると、そこに一匹のマスコットキャラクターが通りかかりました。
   

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5. ひょこ ！
   

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6. Go言語のマスコットキャラクター、Gopher 君です。
   

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7. Gopher 君は、Duke を見かけるとそっとその手を差し出してきました。
   

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8. talk(message string) string
   ！
   その手には、ある関数がエクスポートされていました。
   そこで、Duke はその関数を呼び出してみることにしました。
   しかし、一つ困った問題がありました。
   

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9. Duke の家（JVM）
   とても頑丈
   

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10. JVM から外に出るのは大変
    Java のヘッダファイルを使って
    C言語でコードを記述してコンパイル
    JNIEXPORT void JNICALL
    Java_com_example_TestClass_printString
    (JNIEnv *env, jobject obj, jstring javaString)
    {
    const char *nativeString = (*env)->GetStringUTFChars(env,
    javaString, NULL);
    printf("%s¥n", nativeString);
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, javaString,
    nativeString);
    }
    ​Java で native コードを呼び出すように記述して、コン
    パイル
    package com.example;
    public class TestClass {
    static {
    System.loadLibrary("myjni");
    }
    public static native printString(String
    s);
    public static void main(String[] args) {
    JNI
    

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11. JEP 419
    Foreign Function & Memory API
    JEP 419
    （仮設）
    

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12. サンプルコード
    JEP 419
    （仮設）
    private static void talk(String message) throws Throwable {
    CLinker linker = CLinker.systemCLinker();
    SymbolLookup lookup = SymbolLookup.loaderLookup();
    MethodHandle recv = linker.downcallHandle(
    lookup.lookup("talk").get(),
    FunctionDescriptor.of(GoString.LAYOUT, GoString.LAYOUT));
    try (ResourceScope scope = ResourceScope.newConfinedScope()) {
    MemorySegment address = (MemorySegment) recv.invoke(scope,
    GoString.allocate(message, scope));
    System.out.println(GoString.get(address));
    }
    }
    • Java のコードを書くだけ！
    （抜粋）
    

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13. コンパイル
    > javac Main.java
    Main.java:1: エラー: パッケージjdk.incubator.foreignは表示不可です
    import jdk.incubator.foreign.*;
    ^
    (パッケージjdk.incubator.foreignはモジュールjdk.incubator.foreignで
    宣言されていますが、モジュール・グラフにありません)
    Main.java:2: エラー: パッケージjdk.incubator.foreignは表示不可です
    import static jdk.incubator.foreign.ValueLayout.*;
    ^
    （略）
    

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14. コンパイル
    > javac Main.java
    Main.java:1: エラー: パッケージjdk.incubator.foreignは表示不可です
    import jdk.incubator.foreign.*;
    ^
    (パッケージjdk.incubator.foreignはモジュールjdk.incubator.foreignで
    宣言されていますが、モジュール・グラフにありません)
    Main.java:2: エラー: パッケージjdk.incubator.foreignは表示不可です
    import static jdk.incubator.foreign.ValueLayout.*;
    ^
    （略）
    

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15. 改めてコンパイル
    > javac --enable-preview --source 19 Main.java
    Main.java:1: エラー: パッケージjdk.incubator.foreignは表示不可です
    import jdk.incubator.foreign.*;
    ^
    (パッケージjdk.incubator.foreignはモジュールjdk.incubator.foreignで
    宣言されていますが、モジュール・グラフにありません)
    Main.java:2: エラー: パッケージjdk.incubator.foreignは表示不可です
    import static jdk.incubator.foreign.ValueLayout.*;
    ^
    （略）
    

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16. 改めてコンパイル
    > javac --enable-preview --source 19 Main.java
    Main.java:1: エラー: パッケージjdk.incubator.foreignは表示不可です
    import jdk.incubator.foreign.*;
    ^
    (パッケージjdk.incubator.foreignはモジュールjdk.incubator.foreignで
    宣言されていますが、モジュール・グラフにありません)
    Main.java:2: エラー: パッケージjdk.incubator.foreignは表示不可です
    import static jdk.incubator.foreign.ValueLayout.*;
    ^
    （略）
    

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17. --add-modules が必要！
    • まだ仮設のAPI（incubator module）
    • 本体とは分離されている
    • 使用するには、明示的な指定が必要
    > javac --add-modules=jdk.incubator.foreign Main.java
    警告:実験的なモジュールを使用しています:jdk.incubator.foreign
    警告1個
    → クラスファイルができた！
    

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18. 実行
    

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19. 実行
    talk("Hello Gopher! (from Duke)")
    

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20. 実行
    talk("Hello Gopher! (from Duke)")
    fatal error:
    out of memory allocating heap arena
    ！？
    

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21. 定義を間違えていた！
    • Go のヘッダー
    • Java のコード
    typedef struct { const char *p; ptrdiff_t n; } _GoString_;
    private static final OfAddress POINTER = ADDRESS.withName("p");
    private static final OfLong NUMBER = JAVA_LONG.withName("n");
    private static final GroupLayout LAYOUT =
    MemoryLayout.structLayout(NUMBER, POINTER);
    逆
    

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22. 再実行
    talk("Hello Gopher! (from Duke)")
    

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23. 再実行
    talk("Hello Gopher! (from Duke)")
    "Hello Gopher! (from Duke)"
    

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24. 再実行
    talk("Hello Gopher! (from Duke)")
    return "Hello Duke! (from Gopher)"
    

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25. 再実行
    talk("Hello Gopher! (from Duke)")
    return "Hello Duke! (from Gopher)"
    # EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION
    (0xc0000005) at pc=0x00007ff87c79cc69, pid=15380, tid=18228
    ！？
    

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26. 処理を間違えていた！
    • ポインターの扱いが違う
    • 範囲外までアクセスしてしまった
    int capacity = (int) (long) N.get(memory);
    MemoryAddress ptr = (MemoryAddress) P.get(memory);
    byte[] b = new byte[capacity];
    for (int i = 0; i < capacity; i++) {
    b[i] = ptr
    .get(ADDRESS, i).get(JAVA_BYTE, i);
    ↑ これがいらない
    }
    return new String(b, StandardCharsets.UTF_8);
    

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27. 再々実行
    talk("Hello Gopher! (from Duke)")
    return "Hello Duke! (from Gopher)"
    

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28. 再々実行
    talk("Hello Gopher! (from Duke)")
    return "Hello Duke! (from Gopher)"
    "Hello Duke! (from Gopher)"
    

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29. 再々実行
    正常終了！
    

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30. めでたし めでたし
    関数呼び出しに成功したDuke とGopher
    は、お互いにいろいろなメッセージを
    やり取りして遊びましたとさ
    

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31. まとめ
    みんなも JEP419: Foreign Function & Memory API で、
    いろんな言語と遊んでみてね！
    https://github.com/YujiSoftware/duke-gopher
    

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32. JEP 419
    Foreign Function &
    Memory API で
    一緒に遊んでみた
    @YujiSoftware
    https://yuji.software/
    

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33. 使用素材について
    • Gopher Stickers (tenntenn)
    • https://github.com/tenntenn/gopher-stickers
    • Creative Commons 3.0 Attributions license
    • OpenJDK Duke Project
    • https://wiki.openjdk.org/display/duke/Gallery
    • BSD License
    • Redistribution of Duke images
    • https://yuji.software/Duke/
    • BSD License
    

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