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Class のロード/リンク/初期化 ： リンク処理 (4) ： rewrite 処理 (& constant pool cache の作成)

概要(Summary)

バイトコード検証の完了後, 高速化のために一部のバイトコードを書き換える処理 (rewrite 処理) が行われる. この処理は Rewriter::rewrite() で行われる.

また以上の rewrite 処理後には, jsr バイトコードに関する再配置処理と, 各メソッドにエントリポイントを設定する処理が行われる. この処理は Rewriter::relocate_and_link() で行われる.

なお, rewrite 処理で行われる処理は以下の通り.

• java.lang.Object のコンストラクタ (= <init>() メソッド) 中の return 命令を, HotSpot独自のバイトコード命令に変更する (return_register_finalizer 命令)

  これは Finalizer の処理を補佐するバイトコード命令 (See: here for details). 実行したオブジェクトを Finalizer に登録してからリターンする (See: here for details).

• lookupswitch 命令を, HotSpot独自のバイトコード命令に変更する (fast_linearswitch 命令または fast_binaryswitch 命令).

  飛び先の候補数に応じた2種類が用意されており, 候補数が閾値(※)未満であれば fast_linearswitch, それ以上であれば fast_binaryswith になる. fast_linearswitch は線形にサーチし, fast_binaryswith はバイナリサーチを行う (See: here for details).

  (※) 閾値は develop オプションである BinarySwitchThreshold オプションの値. デフォルトでは 5.

• ロード対象が method handle もしくは method type である ldc 命令及び ldc_w 命令を, HotSpot独自のバイトコード命令に変更する (fast_aldc 命令, fast_aldc_w 命令). (See: here for details)

• constant pool の index をオペランドとするバイトコード命令に対し, index 部分を constant pool cache の index に置き換える

  (対象のバイトコード命令は, getstatic, getfield, putstatic, putfield, invokestatic, invokespecial, invokevirtual, invokeinterface, invokedynamic)

  なお, この時点では constantPoolCacheOopDesc の中は空であり, シンボルの解決時にそれぞれの中身が作成される (See: here for details).

• constant pool cache (constantPoolCacheOop オブジェクト) を作成する

備考(Notes)

以下のコマンドラインオプションが rewrite 処理に影響する.

• RegisterFinalizersAtInit

java.lang.Object.<init>() 中の return 命令を書き換えるかどうかを制御する. オプションをオフにした場合は return 命令の書き換えは行わない.

なお, オプションをオフにした場合は, オブジェクトのメモリを確保する際に (= instanceKlass::allocate_instance() 内で) Finalizer に登録している模様. (See: here for details)

• ...

処理の流れ (概要)(Execution Flows : Summary)

• Rewriter::rewrite() の処理

Rewriter::rewrite(instanceKlassHandle klass, TRAPS)
-> Rewriter::Rewriter()
   -> (1) 対象が java.lang.Object の場合は, コンストラクタ(<init>()) 中の return 命令を return_register_finalizer 命令に書き換える.
          (なお, RegisterFinalizersAtInit オプションがセットされていない場合は, この処理は行わない)
          -> Rewriter::rewrite_Object_init()

      (1) 処理対象クラス内の各メソッドに対して, 上記以外のバイトコード書き換え処理を行う.
          -> Rewriter::scan_method()
             -> 全てのメソッド内の各バイトコードに対して書き換えを行う.
                * lookupswitch 命令の場合:
                  -> fast_linearswitch 命令または fast_binaryswitch 命令に書き換える

                * fast_linearswitch 命令または fast_binaryswitch 命令の場合:
                  -> lookupswitch 命令に書き換える (元に戻す)

                * {get|put}{static|field} 命令や invoke* 命令(invokedynamic除く) の場合:
                  -> Rewriter::rewrite_member_reference()
                     (バイトコード命令中の Constant Pool index が埋まっている 2byte を 
                     Constant Pool Cache の index に書き換える)

                * invokedynamic 命令の場合:
                  -> Rewriter::rewrite_invokedynamic()
                     (バイトコード命令中の Constant Pool index が埋まっている 4byte を 
                     Constant Pool Cache の index に書き換える)

                * ldc 命令または ldc_w 命令の場合:
                  -> Rewriter::maybe_rewrite_ldc()
                     (ロード対象が method handle もしくは method type の場合, 
                     fast_aldc 命令または fast_aldc_w 命令に置き換える)

      (1) 収集した constant pool cache index の情報を元に constant pool cache (constantPoolCacheOop オブジェクト) を生成する.
          -> Rewriter::make_constant_pool_cache()
             -> oopFactory::new_constantPoolCache()
                 -> constantPoolCacheKlass::allocate()

• Rewriter::relocate_and_link() の処理

Rewriter::relocate_and_link(instanceKlassHandle this_oop, TRAPS)
-> Rewriter::relocate_and_link(instanceKlassHandle this_oop, objArrayHandle methods, TRAPS)
   -> (1) jsr バイトコードに関する再配置処理を行う
          -> Rewriter::rewrite_jsrs()
             -> ResolveOopMapConflicts::do_potential_rewrite()
                -> GenerateOopMap::compute_map()
                   -> 

      (1) 対象のメソッドにエントリポイントを設定する
          (これにより, このメソッドはインタープリタ／JIT生成コードから呼び出せるようになる)
          -> methodOopDesc::link_method()
             -> (See: here for details)

処理の流れ (詳細)(Execution Flows : Details)

Rewriter::rewrite(instanceKlassHandle klass, TRAPS)

See: here for details

Rewriter::Rewriter()

See: here for details

Rewriter::compute_index_maps()

See: here for details

Rewriter::rewrite_Object_init()

See: here for details

Rewriter::scan_method()

See: here for details

Rewriter::rewrite_member_reference()

See: here for details

Rewriter::rewrite_invokedynamic()

See: here for details

Rewriter::maybe_rewrite_ldc()

See: here for details

Rewriter::make_constant_pool_cache()

See: here for details

Rewriter::relocate_and_link(instanceKlassHandle this_oop, TRAPS)

See: here for details

Rewriter::relocate_and_link(instanceKlassHandle this_oop, objArrayHandle methods, TRAPS)

See: here for details

Rewriter::rewrite_jsrs()

(#Under Construction) See: here for details

ResolveOopMapConflicts::do_potential_rewrite()

(#Under Construction) See: here for details

GenerateOopMap::compute_map()

See: here for details

methodOopDesc::link_method()

(#Under Construction) See: here for details

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