サンプルコードで身につける: JVM の起動とクラスロード、JIT

解説で学んだ概念を、5つの具体例で確認します。素朴な例から実務寄りの例へと進みます。

1クラスを読み込んだのは誰か

を読み込む係をと呼びます。String のようなは内蔵のローダが読むため、getClassLoader() は null を返します。自分で書いた Main は、アプリケーション用のローダ(AppClassLoader)が読み込んでいます。

Java

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // getClassLoader() は「このクラスを読み込んだ係(クラスローダ)」を返す
        // JDK 自身のクラス(String)は JVM 内蔵のローダが読むので null が返る
        System.out.println("String loaded by: " + String.class.getClassLoader());
        // 自分で書いたクラスは、アプリケーション用のローダが読む
        System.out.println("Main   loaded by: " + Main.class.getClassLoader().getClass().getName());
    }
}

2クラスロードのログ

読み込まれたクラスを1行ずつ出すオプションを付けて Hello を実行したものです。全 609 行のうち、自分の Hello は 401 行目に file:/w/ から読み込まれています。それ以外の行のほとんどは shared objects file()が出どころです。

$ java -Xlog:class+load Hello(JDK 25、609 行から抜粋)追跡ログ

[0.006s][info][class,load] java.lang.Object source: shared objects file
[0.007s][info][class,load] java.io.Serializable source: shared objects file
[0.007s][info][class,load] java.lang.Comparable source: shared objects file
[0.007s][info][class,load] java.lang.CharSequence source: shared objects file
...
[0.020s][info][class,load] java.security.Permissions source: shared objects file
[0.020s][info][class,load] Hello source: file:/w/
[0.020s][info][class,load] java.lang.NamedPackage source: shared objects file
...
[0.026s][info][class,load] java.lang.Shutdown source: shared objects file
[0.026s][info][class,load] java.lang.Shutdown$Lock source: shared objects file

3共有アーカイブがあるときと無いとき

既定ではのクラスの大半を、あらかじめ用意された共有アーカイブ(CDS)から取り込んでいました。で切ると 620 個を jrt:/java.base から読み込むようになり、起動は各巡の1回目を除いて 14〜17 ミリ秒から 30〜34 ミリ秒に伸びました。行数は JDK の版でも変わります。

java -Xlog:class+load Hello の行数と出どころ(既定は各2回で同じ値、-Xshare:off は1回)表

条件                  行数    共有アーカイブ    jrt:/java.base
JDK 25 既定           609     605               2
JDK 25 -Xshare:off    622     0                 620
JDK 22 既定           531     522               2

4JIT があるときと無いとき

同じを 2000 ラウンド呼び、1ラウンドの時間をマイクロ秒で出した実測です。既定では1ラウンド目が 1176 で4ラウンド目以降は 70 前後に落ち着き、(だけ)では最後まで約 600 のままでした。3ラウンド目が跳ねた理由は特定できておらず、数値はこの計算とこの機械でのものです。

$ java Warmup と java -Xint Warmup(JDK 25、各1回分)コマンド出力

## default run 1
round us: [1]=1176 [2]=223 [3]=1126 [4]=70 [5]=70 [6]=70 [7]=70 [8]=70 [9]=70 [10]=70 [20]=70 [50]=70 [100]=70 [200]=70 [500]=77 [1000]=69 [2000]=69
rounds 1001-2000 (us): min=69 median=69 max=109
## -Xint run 1
round us: [1]=674 [2]=637 [3]=620 [4]=615 [5]=597 [6]=590 [7]=590 [8]=611 [9]=597 [10]=573 [20]=597 [50]=598 [100]=600 [200]=600 [500]=611 [1000]=598 [2000]=610
rounds 1001-2000 (us): min=539 median=609 max=844

5Hello の起動時間を Node・Rust と並べる

プロセスを起こしてから終わるまでを10回ずつ2巡測った値です。各巡の1回目を除くとが 14〜17、node が 10〜12、Rust が 0.7〜2.0 ミリ秒(外れ値 6.3 が1回)で、何もしない /bin/true でも 0.4〜1.1(外れ値 3.7 が1回)かかるため、Rust の値はプロセスを起こす費用とほぼ区別できません。別々ので測っており、言えるのは順序と桁までです。

起動から終了までの時間(ms、arm64 の Docker 上、各10回×2巡)表