Date: Sat, 25 Oct 97 15:58:57  JST
From: SHUDOH Kazuyuki <shudoh at olu.info.waseda.ac.jp>
Subject: [JavaHouse-Brewers:13430] GC with native methods (Re: JNI cannot be implemented through RNI)
To: java-house-brewers at center.nitech.ac.jp (JavaHouse Brewers ML)
Message-Id: <199710250700.QAA25411@cafe.olu.info.waseda.ac.jp>

首藤です。
例によって、マニアック過ぎて一部の人向けの内容となっています。御容赦。

たなかさん wrote:

たなか> nativeを実行している間は、gcが止まるのは、Sunのreference interpreterも
たなか> そういう実装ではないですか？

え゛、それってまじですか？と疑問を感じたので調べました。


JDK のソースを見ても、native なコード実行前に GC について
何かやっている様子はありません。で、実験しました。

Sun の JavaVM について次の結論に至りました。

  (1) native method 実行中のスレッドがあっても GC は働く。
  (2) native method で (C の変数で) 参照しているオブジェクトは
      回収されない。(なんと!)

実験環境は JDK 1.1.3 for Linux Version 1 です。
JDK for Linux は、JDK for SunOS5 を Linux に port したものなので
JDK for SunOS5 でも同じ結果が出ると推測します。

(2) については次のように想像しています。
  native method の C のスタックフレームを走査し、
  オブジェクト (のハンドル) と思しき値があれば、
  そのオブジェクトは回収しない。
つまり、conservative GC してるんじゃないかと。

さすが Sun だなあ、と感心しました。


実験について説明します。


[実験 1]

調査内容: native method 実行中のスレッドがある時、GC は働くのか？
結果:     働く。

次の内容の native method を用意しました。
native method 中で作成したオブジェクトが回収されるかどうか調べます。

=====
JHandle *obj = NULL;


obj = ObjAlloc(classJavaLangString, 0);	/* オブジェクトを作成 */
obj のコンストラクタを呼ぶ;

while (1) {
  javaStringPrint((Hjava_lang_String *)obj);
	/* System.out.print(String) と同等 */

  usleep(100000L);	/* 0.1 sec ポーズ, これで yield するはず */
  sysThreadYield();	/* 念のためさらに yield  */
}
=====

  % java -verbosegc クラス名
で実行しました。
native method 実行中のスレッドがあるにも関わらず GC は働いていました。
native method 中で作ったオブジェクトは回収されませんでした。


[実験 2]

調査内容: native method 中で作成されたオブジェクトは GC でどう扱われるのか？
結果:     native method 中で C の変数に (ハンドルが) 代入されている
          オブジェクトは回収されない。

次の内容の native method を用意しました。

=====
#define ARRAY_SIZE	100
JHandle *objArray[ARRAY_SIZE];
int index = 0;

while (1) {
  for (index = 0; index < ARRAY_SIZE; index++) {
    /* ObjAlloc(): オブジェクトの作成 */
#if 0
    objArray[index] = ObjAlloc(classJavaLangString, 0);	
#else
    ObjAlloc(classJavaLangString, 0);
#endif
  }
}
=====

要はループボディの ObjAlloc() 近辺です。
ObjAlloc() で作成したオブジェクト (のハンドル) を、配
列 (JHandle *objArray[ARRAY_SIZE]) に代入する、しない、の 2つの場合で
  % java -verbosegc クラス名
と実行しました。なんとまあ、結果に差が出ました。

オブジェクト (のハンドル) を C の配列に代入
  した場合:
    GC でオブジェクトはひとつも回収されない
  しない場合:
    GC で、前回の GC 後に作成されたオブジェクトが回収される

つまり、オブジェクト (のハンドル) が native method 中の C の変数に
代入されていると、そのオブジェクトは GC で回収されません。


たなか> 色々考えると、Sunのやり方か、止めるかのどっちかしかない(:-))
たなか> とは思います。

Sun は C のスタックフレームを走査しての conservative GC で
乗り切っているように見えます。
とはいえ、世の中のあらゆる JavaVM にそれを期待するのは無茶なので、
JNI では local references を用意したのでしょうね。

Sun が自分の JavaVM のことだけを考えたならば local references は
不要でしょうが、やはり
  特定の実装法を仮定しない仕様 (JNI) は必要
なので JNI を作ったのでしょうね。
あと、local references の利点として
  C のスタックフレームを走査するコストを省ける
という点も考慮したかもしれません。


SHUDO Kazuyuki/首藤一幸   私をたばねないで あらせいとうの花のように
  shudoh at muraoka.info.waseda.ac.jp