JPH11232109A - クラスオブジェクトのロード方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】クラスオブジェクトのロードやテーブル作成に
よるCPUオーバヘッドや、クラスオブジェクトやテーブ
ルによるメモリオーバヘッドを削減し、常駐化したオブ
ジェクトを置換可能かつ改変不可能とすること 【解決手段】常駐化したオブジェクトを参照する。オブ
ジェクトが更新され入れ替える場合は、その後参照して
きたプログラムには別領域に常駐化した新オブジェクト
を参照させ、参照中のプログラム数が０になったときに
旧オブジェクトを削除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般にコンピュー
タシステムに関し、特にオブジェクト指向プログラムを
扱う計算機のメモリおよびCPUオーバヘッドの改善方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】オブジェクト指向言語で記述されたプロ
グラムは、複数のクラスから構成される。クラスは、メ
ソドと呼ばれる処理手順と、定数などのデータとから構
成される。クラスは継承することが可能であり、そのク
ラスを継承し包括したクラスをサブクラス、そのクラス
が継承したクラスをスーパクラスという。クラスを実体
化したものをインスタンスという。

【０００３】オブジェクト指向言語で記述されたプログ
ラムは、翻訳され、メソドや定数、スーパクラスの名称
などの情報を含んだクラスオブジェクトが生成される。
生成されたクラスオブジェクトは、プログラム内で使用
されているクラスのクラスオブジェクトや、その継承元
のクラスのクラスオブジェクトも含めて、クラスローダ
によって二次記憶装置から主記憶装置上にロードされる
ことが文献１「Java環境入門」ISBN4-88735-000-7に記
載されている。

【０００４】メソドは、命令コードの集まりであるが、
その計算機で実行できる命令とは限らない。その計算機
で実行できない命令コードの場合は、その命令コードを
理解できる仮想計算機と呼ばれる処理プログラムによっ
て解釈実行される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】複数の仮想計算機を起
動させ、それぞれの仮想計算機でプログラムを実行させ
る場合、各仮想計算機ごとにクラスローダが独立して存
在するため、一方のプログラムで参照しロードしたクラ
スまたはそのスーパクラスを他方のプログラムで同時ま
たは後から参照しても、再びロードしなければならな
い。このため、クラスのオブジェクトをロードするとき
の処理オーバヘッドやクラスオブジェクトをプログラム
ごと保持することによるメモリオーバヘッドが生じる。

【０００６】本発明の目的は、複数の仮想計算機を同時
実行させるような環境において、クラスオブジェクトを
メモリ上に常駐化し、複数の仮想計算機間で共有するこ
とによって、クラスオブジェクトを二次記憶装置から主
記憶装置にロードしたりテーブルを作成したりする処理
のオーバヘッドや、クラスオブジェクトやテーブルによ
るメモリオーバヘッドを削減し、常駐化したオブジェク
トを置換可能かつ改変不可能とする方法を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明のクラスオブジェクトの常駐共有化方法では、プロ
グラムが参照するクラスとクラスが継承するクラスのオ
ブジェクトコードを、二次記憶装置から読み込み主記憶
装置にあらかじめ常駐化しておくステップと、コードを
メモリ保護するステップと、常駐化したクラスを管理す
るテーブルAとメソドを管理するテーブルBとを作成し主
記憶装置に常駐化するステップと、常駐化したクラスを
識別するロードリストを作成し主記憶装置に常駐化する
ステップと、ロードリストにテーブルAのアドレスを記
憶するステップとを有する。

【０００８】または、複数のクラスのオブジェクトコー
ドをひとつにまとめて格納したファイルから、ファイル
内の一部またはすべてのクラスのオブジェクトコード
を、主記憶装置または拡張記憶装置に割り当てた領域に
読み込み、あらかじめ常駐化しておくステップと、ファ
イル内のクラスが参照された場合、参照されたクラスお
よびクラスが継承するクラスのオブジェクトコードを、
常駐化した領域から読み込むステップとを有する。

【０００９】また、あらかじめ与えられたリストに従っ
て、クラスまたはファイル単位に常駐化するクラスを指
定するステップと、指定されたクラスまたはファイル内
のすべてのクラスに含まれるメソドのコードを、二次記
憶装置から読み込み主記憶装置にあらかじめ常駐化して
おくステップと、クラスまたはクラスを継承したクラス
が参照された回数をカウントし記録するステップと、リ
スト中に指定されたクラスの回数を比較するステップ
と、参照回数の多い順に優先的に常駐化するステップ
と、クラスオブジェクトを入れ替えるクラスが常駐化し
てあるか調べるステップと、入れ替えるクラスオブジェ
クトを二次記憶装置から読み込み主記憶装置にあらかじ
め常駐化しておくステップとクラスを参照中のプログラ
ム数をカウントするステップと、カウントが０の場合に
クラスの入れ替え前のクラスオブジェクトを主記憶装置
から削除するステップとを有する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明を実施するハードウェア構成の一例
を示した図である。図において、１０１は中央処理装
置、１０２は主記憶装置、１０３は磁気ディスク装置で
ある。１０４は、主記憶装置と同様に半導体で構成され
ているが、直接中央処理装置には接続されていない記憶
装置である拡張記憶装置である。

【００１１】多重仮想記憶を採用している計算機システ
ムでは、ひとつまたは複数のプログラムに対して仮想的
な記憶装置である仮想記憶装置を与え、仮想記憶装置内
の領域である仮想記憶域を一定の領域ごとに分割し、そ
れぞれの領域に主記憶装置１０２、磁気ディスク装置１
０３、拡張記憶装置１０４のいずれかの領域を割り当て
ている。仮想記憶域は、共通領域やデータ空間のよう
に、すべてあるいはいくつかの仮想記憶装置から参照可
能な領域である共有領域１０５と、自己の仮想記憶装置
のみアクセス可能な領域である私用領域１０６とから構
成される。

【００１２】オブジェクト指向言語を用いて記述された
翻訳生成されたオブジェクトは、１つまたは複数の、ク
ラスと呼ばれる単位のコードから構成される。各クラス
のコードは、メソドと呼ばれる処理手順や、定数、メソ
ドへの入出力情報、メソド内で使用される変数の型情報
などから構成される。クラス間には継承関係があり、
「クラスXがクラスYを継承する」とは、クラスXがクラ
スYを包括し、クラスXではクラスYで定義されているメ
ソドや定数を利用できることを表わす。クラスYはクラ
スXのスーパクラスと呼ばれ、クラスXはクラスYのサブ
クラスと呼ばれる。クラスのコードがロードされると、
そのスーパクラスのコードもロードされる。

【００１３】オブジェクト指向言語を用いて記述され翻
訳生成されたユーザプログラムのオブジェクトコード１
０８dは、主記憶装置１０２内に割り当てられた私用領
域１０６にロードされ（１０８p）、コード１０８が中
央処理装置１０１で実行可能なコードである場合は、さ
らに中央処理装置１０１にロードされて実行される。仮
想計算機用のコードである場合は、コード１０８は、主
記憶装置に割り当てられたプログラムである仮想計算機
にロードされ、コード１０８を解釈することで実行され
る仮想計算機のプログラムのコードが、中央処理装置１
０１にロードされ実行される。

【００１４】同様に、コード１０８から呼び出されるク
ラスのコード１０７dも、主記憶装置１０２内に割り当
てられた共通領域１０５または私用領域１０６にロード
され（１０７c,１０７p）、中央処理装置１０１または
仮想計算機にロードされ実行される。共有領域１０５に
は、主記憶装置１０２にロードしたクラスのコードを管
理するクラスオブジェクト管理テーブル１０９も割り当
てられる。コード１０７cやテーブル１０９は、改変さ
れる危険性がないようにメモリ保護をかけ、一般ユーザ
から変更できないようにしておく。

【００１５】ここで、拡張記憶装置１０４はなくてもよ
い。また、端末や磁気テープのような補助記憶装置、プ
リンタなどの出力装置、ネットワークに接続するための
通信制御装置などが付加されていてもよい。コード１０
８は共有領域１０５にロードしてもよい。コード１０８
は複数のクラスのコードをひとつにまとめたものでもよ
い。コード１０７dを拡張記憶装置１０４または主記憶
装置内にロード（１０７e）しておき、コード１０８か
らコード１０７が参照されたときにコード１０７を主記
憶装置にコピーして実行してもよい。

【００１６】本発明のロード方法では、各ユーザプログ
ラム１０８が参照するクラスオブジェクト１０７の全部
または一部を選択して共有領域に配置してクラスオブジ
ェクト管理テーブル１０９によって管理し、クラスオブ
ジェクト１０７を改変される危険性がなく常駐共有化可
能にしたところと、常駐化したクラスオブジェクトを置
換可能にしたところに特徴がある。

【００１７】図２および図３に、クラスオブジェクト管
理テーブル１０９の例を示す。図２において、１１０x
は、クラスXのコードを管理するクラス管理テーブルで
ある。１１０yは、クラスXのスーパクラスであるクラス
Yのクラス管理テーブルである。１１０zは、ユーザプロ
グラム内のクラスで、クラスXのサブクラスであるクラ
スZのクラス管理テーブルである。クラスの継承関係を
把握するため、テーブル１１０には、スーパクラスのテ
ーブル１１０へのポインタが含まれる。

【００１８】１１１a,１１１bは、クラスXに含まれるメ
ソドXA,XBをそれぞれ管理するテーブルである。同様
に、１１１cは、クラスYに含まれるメソドYCを管理する
テーブルである。１１１dは、クラスZに含まれるメソド
ZBを管理するテーブルである。各テーブル１１１には、
共有領域１０５内のクラスオブジェクト格納領域１０７
cまたは私用領域１０６内のクラスオブジェクト格納領
域１０７p内に格納した各メソドのコード１１２の先頭
アドレスが含まれる。

【００１９】同一クラスの各々のメソドのテーブル１１
１を連続領域に割り当てる場合は連続領域の先頭アドレ
スを、不連続領域に割り当てる場合はテーブル１１１を
ポインタで結んで形成したチェインの先頭のテーブル１
１１のアドレスを、テーブル１１０に代入する。

【００２０】クラスオブジェクト管理テーブル１０９
は、共有領域１０５に割り当てられるテーブル１０９c
と、私用領域１０６に割り当てられるテーブル１０９p
に分けられる。テーブル１０９cには、複数のオブジェ
クトコード間で共有し、主記憶装置に常駐化するクラス
のコードを格納する。テーブル１０９pには、ユーザが
作成したクラスのように共有しないクラスのコードを格
納する。

【００２１】図３に示すテーブル１１３cは、共有領域
１０５に格納し常駐化してあるクラスの一覧を識別する
ロードクラスリストテーブルである。同様に、テーブル
１１３pは、私用領域１０６に格納しプログラム実行ご
とにロードしてあるクラスの一覧を識別するロードクラ
スリストテーブルである。テーブル１１４pは、テーブ
ル１１３cと１１３pへのポインタを含むテーブルであ
る。テーブル１１３には、テーブル１１０へのポインタ
が格納されている。テーブル１１３は、図３のように連
続した領域にポインタを順に格納する方法のほか、図４
に示すようにクラスの階層ごとに分割する方法や、ハッ
シュ表を用いる方法でもよい。

【００２２】図５に、クラス管理テーブル１１０の構造
を示す。クラス管理テーブル１１０には、クラスの継承
関係を把握するためのスーパクラスのクラス管理テーブ
ルのアドレス、クラスを一意に識別するクラス名などの
クラス識別子、そのクラスに含まれるメソドおよびその
クラスを更新したコードに含まれるメソドのメソド管理
テーブル１１１へのアドレス、計算機起動後そのクラス
またはそのクラスのサブクラスのを参照した回数を記録
した参照頻度情報、主記憶装置にロードした日時、入替
前および入替後にこのクラスを参照中のプログラム数な
どの情報が含まれる。

【００２３】図６に、メソド管理テーブル１１１の構造
を示す。メソド管理テーブル１１１には、メソドのコー
ドの先頭アドレス、メソド名などのメソド識別子、メソ
ド内で使用するローカル変数のバイト数や整数／小数点
数を識別する型情報、メソドの入出力情報などの情報が
含まれる。

【００２４】どのクラスオブジェクトを共有および常駐
するかは、常駐クラス指定リスト１１５により指定す
る。図７に、常駐クラス指定リストの例を示す。FILE行
には、クラスオブジェクト１０７dのファイルの存在場
所を指定する。FILE行とEND行の間に、ADD行、DEL行を
指定する。指定しない場合は、FILE行に示したファイル
内のすべてのクラスを常駐化する。ADD行には、ファイ
ル内の常駐するクラス名を指定する。複数クラスを常駐
する場合は、最上位のスーパクラスの名称を指定する。
DEL行には、常駐化対象としないクラスの名称を指定す
る。

【００２５】RESISIZE行には、クラスオブジェクト格納
領域１０７cの領域長の上限を指定する。RESISIZE行を
指定し、ADD行に指定したクラスのコードのサイズの合
計がRESISIZE行に指定したサイズより大きい場合は、参
照頻度の高い順に優先的に常駐化する。ここで、各行の
名称は他の名称でもよい。

【００２６】図８に、計算機を起動した時処理のフロー
チャート図を示す。コード１０８が仮想計算機用のコー
ドである場合は、仮想計算機を起動した時でもよい。

【００２７】常駐クラス指定リスト１１５を読み込み、
記載されているファイル名とクラス名とから、常駐対象
となるクラスを決定する（８０１）。常駐クラス指定リ
スト１１５に記載されたサイズのクラスオブジェクト格
納領域１１２を共有領域１０５に割り当てる（８０
２）。参照頻度情報を計算機終了時や一定時間ごとなど
に格納した磁気ディスク装置から読み込み、常駐対象と
なるクラスの常駐優先順位を決定する（８０３）。常駐
対象となるクラスのクラス管理テーブルを共有領域１０
５に割り当て、クラス識別子となるクラス名、ロード日
時等を代入する（８０４）。

【００２８】共有領域１０５のクラスオブジェクト格納
領域１１２に常駐対象となるクラスのクラスオブジェク
トを読み込む（８０５）。共有領域１０５のロードクラ
スリストテーブル１１３に、読み込んだクラスのクラス
管理テーブルを代入する（８０６）。クラスオブジェク
トを解析してクラスに含まれるメソドを調べ、メソド管
理テーブルを割り当てる（８０７）。

【００２９】常駐対象となるクラスの除外指定のないサ
ブクラスに対して、領域１１２を満たすまで常駐優先順
にステップ８０３からステップ８０７を繰り返す（８０
８）。ここで、ステップ８０５からステップ８０７は、
計算機起動時でなく、いずれかのユーザプログラムにて
クラスが初めて参照された時でもよい。

【００３０】図９に、ユーザプログラムを実行し、ユー
ザプログラムからクラスを参照した時の処理のフローチ
ャート図を示す。テーブル１１４pを起点として、ロー
ドクラスリスト１１３cポイントされている共有領域１
０５のクラス管理テーブル１１０のクラス識別子を調
べ、参照されたクラスが常駐化されているか調べる（９
０１）。

【００３１】常駐化されていなければ（９０２）、ロー
ドクラスリスト１１３pからポイントされている私用領
域１０６のクラス管理テーブル１１０のクラス識別子を
調べ、参照されたクラスが私用領域１０６にロードされ
ているか調べる（９０３）。

【００３２】ロードされていなければ（９０４）、クラ
ス管理テーブル１１０を私用領域１０６に割り当ててク
ラス識別子等を代入し（９０５）、参照したクラスを格
納できるサイズのクラスオブジェクト格納領域を私用領
域１０６に割り当てて（９０６）、クラスオブジェクト
を読み込み（９０７）、私用領域１０７のロードクラス
リスト１１３pに読み込んだクラスのクラス管理テーブ
ルを代入する（９０９）。

【００３３】次に、参照したクラスの参照頻度情報およ
び参照プログラム数をカウントアップした後（９１
０）、クラス管理テーブル１１０からスーパクラスの有
無を調べ、あればステップ９０１〜９１０の処理をスー
パクラスに対して繰り返し実行する（９１１）。

【００３４】図１０に、クラスのソースコードを修正し
てコンパイルしたり、高速化最適化のためクラスオブジ
ェクトを変更したりなどの理由により常駐共有状態にあ
るクラスオブジェクトを入れ替える場合の処理のフロー
チャート図を示す。入れ替えるクラスのクラス名とクラ
スオブジェクトの格納場所を指定して入替処理を起動す
ると、まずクラス管理テーブル１１０から、そのクラス
が常駐化してあるか調べる（１００１）。

【００３５】常駐化していれば、共有領域１０５内のク
ラスオブジェクト格納領域１１２に入れ替えるクラスオ
ブジェクトをロードし、ロード日時を更新する（１００
２）。クラスオブジェクトを解析してメソド管理テーブ
ルを共有領域１０５内に割り当て、クラス管理テーブル
１１０の入替用メソド管理テーブルのアドレスにメソド
管理テーブルのアドレスを代入する（１００３）。

【００３６】このクラスを参照中のプログラム数が０で
なければ、０になるまで処理を延期する（１００４）。
このクラスを参照していたプログラムを終了するとステ
ップ１００５以降の処理が再起動される。このクラスを
参照中のプログラムがなければ、入替用メソド管理テー
ブルのアドレスをメソド管理テーブルのアドレスに代入
し（１００５）、常駐化していた旧クラスオブジェクト
と旧クラスのメソド管理テーブルとを共有領域から削除
する（１００６）。

【００３７】入れ替えるコードをロードしたのち参照プ
ログラムが０になる間は、参照プログラム数とメソド管
理テーブルアドレスは入替後のものを使用し、参照プロ
グラム数は別にカウントして参照プログラム数が０にな
ったときに別にカウントしたプログラム数を参照プログ
ラム数に代入する。

【００３８】ここで、ステップ１００１において、入れ
替えるクラスのクラス名を指定するかわりに、常駐化し
たクラスのクラス管理テーブル内のロード日時と入れ替
えるクラスのクラスオブジェクトまたはソースコードの
更新日時を比較してロード日時が更新日時より古いクラ
スを対象とし、ソースプログラムの場合は再コンパイル
して新しいコードを生成してもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明のクラスオブジェクトのロード方
法によれば、常駐クラス指定リストを解析して常駐化す
るクラスを選択し、選択されたクラスやそのサブクラス
のオブジェクトと、クラスやメソドを管理するテーブル
とを、共有領域にあらかじめロードして常駐化し、メモ
リ保護し、ロードクラスリストテーブルに記憶し、ユー
ザプログラムからクラスが参照されたときにロードリス
トやテーブルを参照して常駐化したオブジェクトを得る
ことで、コード改変の危険なくクラスオブジェクトのロ
ードやテーブル作成によるCPUオーバヘッドや、クラス
オブジェクトやテーブルによるメモリオーバヘッドを削
減することができる。

【００４０】また、オブジェクトが更新され入れ替える
場合に、その後参照してきたプログラムには別領域に常
駐化した新オブジェクトを参照させ、参照中のプログラ
ム数が０になったときに旧オブジェクトを削除すること
で、常駐化したオブジェクトを置換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハードウェア構成の一例を示した図。

【図２】クラスオブジェクト管理テーブルの一例の一部
を示した図。

【図３】クラスオブジェクト管理テーブルの一例の一部
を示した図。

【図４】クラスオブジェクト管理テーブルの一例の一部
を示した図。

【図５】クラス管理テーブルの構造を示した図。

【図６】メソド管理テーブルの構造を示した図。

【図７】常駐クラス指定リストの例を示した図。

【図８】計算機起動時の処理のフローチャート図。

【図９】プログラム実行時の処理のフローチャート図。

【図１０】クラスオブジェクト入替時の処理のフローチ
ャート図。

【符号の説明】

１０１…中央処理装置、 １０２…主記憶装置、 １０３…磁気ディスク装置、 １０４…拡張記憶装置、 １０５…共有領域、 １０６…私用領域、 １０７…クラスオブジェクト、 １０８…ユーザプログラム、 １０９…クラスオブジェクト管理テーブル、 １１０…クラス管理テーブル、 １１１…メソド管理テーブル、 １１２…クラスオブジェクト格納領域、 １１３…ロードクラスリストテーブル、 １１５…常駐クラス指定リスト。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次記憶装置に記憶されたオブジェクト指
   向プログラムと前記プログラムが参照するクラスに属す
   るオブジェクトコードとを主記憶装置にロードし実行す
   るクラスオブジェクトのロード方法において、前記プロ
   グラムが参照するクラスと前記クラスが継承するクラス
   のオブジェクトコードを、前記二次記憶装置から読み込
   み前記主記憶装置にあらかじめ常駐化しておくステップ
   と、前記コードをメモリ保護するステップと、常駐化し
   た前記クラスを管理するテーブルAと前記メソドを管理
   するテーブルBとを作成し前記主記憶装置に常駐化する
   ステップと、常駐化した前記クラスを識別するロードリ
   ストを作成し前記主記憶装置に常駐化するステップと、
   前記ロードリストに前記テーブルAのアドレスを記憶す
   るステップと、常駐化された前記クラスが参照された場
   合、前記ロードリストを参照し常駐化されていることを
   識別するステップと、を有することを特徴とするクラス
   オブジェクトのロード方法。
2. 【請求項２】二次記憶装置に記憶されたオブジェクト指
   向プログラムと前記プログラムが参照するクラスに属す
   るオブジェクトコードとを主記憶装置にロードし実行す
   るクラスオブジェクトのロード方法において、複数のク
   ラスのオブジェクトコードをひとつにまとめて格納した
   ファイルから、前記ファイル内の一部またはすべてのク
   ラスのオブジェクトコードを、前記主記憶装置または拡
   張記憶装置に割り当てた領域に読み込み、あらかじめ常
   駐化しておくステップと、前記ファイル内のクラスが参
   照された場合、参照されたクラスおよび前記クラスが継
   承するクラスのオブジェクトコードを、常駐化した前記
   領域から読み込むステップと、を有することを特徴とす
   るクラスオブジェクトのロード方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載のクラスオブジェクト
   のロード方法において、あらかじめ与えられたリストに
   従って、クラスまたはファイル単位に常駐化するクラス
   を指定するステップと、指定された前記クラスまたは前
   記ファイル内のすべてのクラスに含まれるメソドのコー
   ドを、前記二次記憶装置から読み込み前記主記憶装置に
   あらかじめ常駐化しておくステップと、を有することを
   特徴とするクラスオブジェクトのロード方法。
4. 【請求項４】請求項３記載のクラスオブジェクトのロー
   ド方法において、前記クラスまたは前記クラスを継承し
   たクラスが参照された回数をカウントし記録するステッ
   プと、前記リスト中に指定されたクラスの前記回数を比
   較するステップと、参照回数の多い順に優先的に常駐化
   するステップと、を有することを特徴とするクラスオブ
   ジェクトのロード方法。
5. 【請求項５】請求項１又は２記載のクラスオブジェクト
   のロード方法において、クラスオブジェクトを入れ替え
   るクラスが常駐化してあるか調べるステップと、入れ替
   えるクラスオブジェクトを前記二次記憶装置から読み込
   み前記主記憶装置にあらかじめ常駐化しておくステップ
   と、クラスを参照中のプログラム数をカウントするステ
   ップと、前記カウントが０の場合に前記クラスの入れ替
   え前のクラスオブジェクトを前記主記憶装置から削除す
   るステップと、を有することを特徴とするクラスオブジ
   ェクトのロード方法。