プログラム分散化のためのアスペクト指向言語

アスペクト指向の
分散化支援ツール
西澤無我、千葉滋
東京工業大学
SPA summer 2002, Hakone
1
分散ソフトの開発支援ツール

Addistant[Tatsubori01],
J-Orchestra[Tilevich02]

以下のコードを既存プログラムに自動合成可能



利点


遠隔メソッド呼び出しの実装方法
オブジェクトの分散配置
プログラム全体として可読性、保守性の向上
本研究の目標

より多くの機能を自動合成可能に
例：オブジェクトの複製を、複数のホストに配置し
一貫性、同一性を維持するアプリケーション
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2
対戦型○×ゲームの開発

3 つのホストに分散して動作する


2 つのホストは各プレーヤー
に対する GUI を処理する
残りのホストはゲーム全体
のロジックを制御する
遠隔ホスト
GUI を処理：
Square オブジェクトなど
Square オブ
ジェクトの複製
アプリケーション・ホスト
ゲームを制御：
TicTacToe オブジェクトなど
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3
Square クラス

ます目をあらわす
class Square {
TicTacToe ttt;
char mark; // 'O', 'X', or ' '
int pos; // position
ます目の位置を表す
Square(TicTacToe t, int p) {
ttt = t; pos = p;
}
void setMark(char c) { mark = c; }
char getMark() { return mark; }
void pressed() { ttt.clicked(pos); }
}
TicTacToe t = ...;
for (int i = 0; i < 9; ++i)
board[i] = new Square(t, i);
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ます目がマウスでクリックされた
とき、TicTacToe オブジェクトの
メソッド clicked を呼ぶ
TicTacToe クラス内部の
Square オブジェクトの生成
4
Square オブジェクトの複製

複製の間の完璧な同一性の保証は不要


フィールドの値は常に同じ
緩い一貫性
pressed() の動作は同じでない


今、手番でないホストからのクリックは無視するため
ツールが生成する同一性保証のコード
ユーザがカスタマイズできる必要がある
 アプリケーションに特化したカスタマイズ


pressed() だけ特別扱い
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非分散の Java
プログラム
Jarcler の提案

アスペクト
記述
アスペクト指向の
開発支援ツール


ユーザが分散処理によ
るカスタマイズをアスペ
クトとして簡潔に記述
より多くの機能を自動合
成することができる
bytecode
変換
アプリケーション遠隔ホスト用
ホスト用bytecode bytecode
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Squareの複製の実装
- 複製の生成
Square クラスと同じ名前のメソ
ッドをすべて持つSquarePair オ
ブジェクトに置換。 SquarePair
の内部で Square オブジェクトを
2 つ生成。
Square
Weave前
×9
TicTacToe
遠隔ホスト上
SquarePair の setMark() が呼ばれると
2 つの Square の setMark() が呼ばれる。
Weave 後
TicTacToe
Square
network
SquarePai
r
×9
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network
Square
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アスペクトの記述 (1)
- Square の複製を生成

2 つの遠隔ホスト上に Square オブジェクトを生
成する
remote class TicTacToe at “server”；
remote class Square;
use SquarePair insteadof Square in TicTacToe;
public class SquarePair {
Square s1;
Square s2;
SquarePair(TicTacToe ttt, int pos) {
s1 = new Square(“player1”, ttt, pos);
s2 = new Square(“player2”, ttt, pos);
ホスト名
}
“player1”
void setMark(char c) {
s1.setMark(c); s2.setMark(c);
}
}
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ホスト名
“player2”
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Squareの複製の実装
- TicTacToe.clicked() を変更
char 型の nextPlayer という
変数を持っている：現在の手番
を表す変数
遠隔ホスト１
Square
click
myMark = ‘O’
TicTaToe
nextPlayer = ‘O’
X
遠隔ホスト２
click
Square
myMark = ‘X’

引数を 1 つ加える。
TicTacToe.clicked(pos, myMark)

その引数で手順でないホストからのクリック
を無視する
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アスペクトの記述(2)
- TicTacToe.clicked()の変更


手順でないプレーヤー
によるクリックがあった
場合には無効とする
クラス、メソッドそして
フィールドの追加、変
更


Introduction 構文
Advice 構文
before, after, around
static char Square.myMark;
on “player1” { Square.myMark = ‘O’; }
on “player2” { Square.myMark = ‘X’; }
void around(TicTacToe ttt, int pos):
target(ttt) && args(pos)
&& within(Square) && callerside
&& call(void clicked(int)) {
ttt.clicked(pos, Square.myMark);
}
void TicTacToe.clicked(int pos,
int player)
{
if (player != nextPlayer)
return ;
// クリックを無視
clicked(pos);
}
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オブジェクトの複製を実現する
アスペクト

Crosscutting concern

Middleware(この場合、自動合成されたコー
ド) と Application との間にまたがっている
Application
Middleware layer
アプリケーション・ロジックのモジュール
支援ツールが自動合成する、クライアント・スタ
ブとサーバ・スケルトン
Square オブジェクトの複製を生成するためのコード
例：Squareの複製を生成するのはアプリケーション・ロジックであるが、それら
Squareオブジェクトを分散配置するのは支援ツールがするべき処理である
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関連研究(1)
- AspectJ [Kiczales01]

Java を拡張した、汎用の AOP 言語


アプリケーション･クラス間の crosscutting
concern をアスペクトに記述できる
Middleware と application との間ではな
い
アプリケーション・クラス間
の crosscutting concern
Middleware layer

アプリケーション
・クラス
Jarcler は分散に対応した AOP ツール
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関連研究(2)
- Reflective Middleware

メタ・プログラミングでカスタマイズ

直感的でない。簡単ではない。
Object trapMethodCall(Method m, Object[] args) {
if (m.getName().equals(“clicked”) {
if (getCallerHost() != nextPlayer)
return null;
// クリックを無視
}
return super.trapMethodCall(args);
}
Middlewware と Application 間のcrosscutting
concern を無理やり Middleware に押し込めた
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Application
Middleware layer
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まとめ

Jarcler

アスペクト指向の Java 用分散化支援ツール
ユーザによるカスタマイズを、コード生成に反映
 例：複製オブジェクトを作成


Middleware と application にまたがる
crosscutting concern に対応
AspectJ では対応できない
 Reflection ではプログラミングが難しい

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Jarcler の処理
Application
weave
Middleware layer
aspect
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Application
Middleware layer
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Addistant
プロジェクト

既存プログラム
bytecode
分散化の
指針の記述
目標


既存プログラムをバイト
コードレベルで自動的に
機能分散
既存プログラムと
分散化の指針を分離
して記述
既存プログラムをどう分
散させるか、等の指示
bytecode
変換
アプリケーション遠隔ホスト用
ホスト用bytecode bytecode
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多重化 ORB
TicTacToe


Windowを１個生成
標準ORBの
分散化
ORB
ORB
アプリケーション
ホスト
遠隔ホスト
多重化ORBの分散化
二重に生成
TicTacToe
ORB
Windowを１個生成
遠隔ホスト１
多重化ORB
ORB
アプリケーション
ホスト
遠隔ホスト２
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関連研究 - X Window

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


応答性能が悪い
Addistant の分散化

メッセージプロトコルがやりとり

応答性のよい遠隔表示が可能
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関連研究 – D言語[Lopes97]

分散プログラミング支援の AOP



並列に動作するスレッド間の協調動作
IDL を提供
ソースファイルが必要

分散化の指示を、プログラムに直接埋め込む
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