Java における先進的リフレクション技術

Java における
先進的リフレクション技術
-
OpenJava, Javassist
立堀（筑波大）、千葉（東工大）
Sep. 25, 2001
The Java Technology Workshop,
Reflection 2001, Kyoto, Japan,
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この話は…
構造リフレクション・システム、OpenJava
と Javassist の紹介
Javassist を利用したアプリケーション
Addistant の紹介
Sep. 25, 2001
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構造リフレクションと
プログラム変換
OpenJava と Javassist
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手作業によるプログラムの編集
プログラムを編集して新しい（バージョン
の）ソフトウェアを作る
機能の追加・変更等
元の
プログラム
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修正後の
プログラム
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プログラム編集作業
編集作業にはルーチンワークが
頻繁に含まれる
編集のポイント
＋
ルーチンワークによるコード編集
元の
プログラム
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修正後の
プログラム
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プログラム変換システム
ルーチンワークをコンピュータが肩代わり
編集のポイント
メタプログラム
プログラム変換
システム
元の
プログラム
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修正後の
プログラム
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OpenJava と Javassist は
そんなシステムです
または、構造リフレクション・システム

Java 用プログラム変換のための
ツール／フレームワーク
メタプログラム

編集のポイントを Java で記述
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構造リフレクション？
構造リフレクション（structural reflection）
プログラムでプログラムの構造を扱う
 特に、クラスの構造（クラス・オブジェクトAPI）
 例：クラスにメソッドを追加

動作リフレクション（behavioral reflection）
プログラムでプログラムの動作を扱う
 例：メソッド呼び出しをトラップ

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構造リフレクション・システム
OpenJava
プログラムのソーステキスト変換のための
フレームワーク

細かい構文を気にせずに、クラスの構造レベ
ルのプログラム編集を記述できる
コンパイル時構造リフレクション

文法拡張も可能
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構造リフレクション・システム
Javassist
プログラムのバイトコード変換のための
ツール

バイトコードの知識がなくとも、ソーステキスト
やクラスの構造レベルのプログラム編集を記
述できる
ロード時構造リフレクション

拡張クラスローダで利用できる
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OpenJava と Javassist の
構造リフレクションAPI
プログラム変換の記述が煩雑にならない
ようなAPIを目指す
コンパイラ書きたいですか？
 アセンブラ書きたいですか？

クラス・オブジェクト API
オブジェクト指向的なプログラム変換に適した
データ構造モデルを採用
 クラスの構造レベルの抽象度を備える

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クラス・オブジェクト API
Java Reflection API と同様の手軽さで
プログラムの変換を
クラスクラス
標準 API java.lang.Class に相当
 OJClass – OpenJava
 CtClass – Javassist

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OJClass, CtClass
標準APIと同様、クラス定義を調べるため
のメソッドを備える

getMethod(..), getField(..), getName(),
getSuperclass(), getInterfaces()
さらに加工のためのメソッドを備える

addMethod(..), addField(..), setName(..),
setSuperclass(), addInterfaces(), …
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構造リフレクションを用いた
アプリケーション
動作リフレクションのベースとして
対故障性（Fault-Tolerance）を備えたプ
ラットフォーム
Design by Contract
機能分散処理
… などなど
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構造リフレクションの
アプリケーション
Addistant
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Addistant / Javassist
既存のプログラムを指示に従って分散化
分散方針
GUI モジュールは
あちら etc.
Addistant
Translator
元の
バイトコード
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分散化された
バイトコード
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シナリオ – 遠隔GUI
「クールなアプリケーション・ソフトウェアた
だしローカルで動く」
「遠隔地にあるパソコンからサーバホスト
にアクセスしてアプリを使いたい」
アプリケーション・ソフトウェアやデータの
一元一括管理
 シン・クライアント

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X, VCN による遠隔GUI
Xlib ライブラリレベルで分散化

低レベルな命令が大量に
ネットワークを飛び交う
マウスが動いた
マウスボタン押された
Xlib
ユーザ
プログラム
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マウスボタン離された
線を書け
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Addistant による遠隔GUI
既存の Java プログラムを機能モジュール
で分割して分散化

例：Swingオブジェクトを遠隔ディスプレイホス
トで動かす
ORB
ライブラリ
ユーザ
プログラム
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ウィンドウ内で
クリックあり
内部ウィンドウ表示
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ユーザ
プログラム
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Addistant の実装
Addistant / Javassist
バイトコードを変換して、複数のJVM上のコー
ドが相互に通信しながら動作するようにする
 バイトコード変換器と
Addistant Translator
通信ライブラリ
（ORBライブラリ）
Javassist
Addistant
からなる
ORB

Class Loader
JVM
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Javassist 利用の様子(1)
プロキシ（スタブ）クラスの生成
メタプログラム
CtClass org = .. ;
CtClass proxy = new CtClass();
CtMethod[] m = org.getMethods();
for (i = 0; i < m.length; ++i)
proxy.addMethod( … m[i] );
メソッド
呼び出し
プロキシ
同じシグネチャの
メソッド追加
マスタ
ネットワーク通信
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Javassist 利用の様子(2)
フィールド・アクセスのトラップ
メタプログラム
CtMethod m = … ;
CodeConverter conv = CodeConverter();
conv.replaceFieldRead( .. );
フィールドアクセスを
conv.replaceFieldWrite( .. );
スタティックメソッド
m.instrument(conv);
呼び出しに置き換え
o.x = 1;
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Proxy.write_x(o, 1);
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まとめ
構造リフレクション・システム
OpenJava – ソーステキスト編集
 Javassist – バイトコード編集

Javassist の利用例

Addistant – 既存プログラムの機能分散
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詳細な情報は…
東工大千葉研究室
http://www.csg.is.titech.ac.jp/
OpenJava, Javassist の公式サイト
 関係者のページ
 論文
 連絡先
など

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