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@HotSpotIntrinsicCandidate을 활용한 성능 향상

1. @HotSpotIntrinsicCandidate 역할

1.1. HotSpot에서 내장 함수로 치환될 수 있는 JDK의 정적 메소드들을 표시

HotSpot JVM에서는 최적화 기법중 하나로 JDK의 일부 정적 메소드들에 대한 고성능의 내장 함수(intrinsic function)1들을 제공한다. JDK 9부터 등장한 @HotSpotIntrinsicCandidate은 JDK의 특정 메소드들이 HotSpot의 내장 함수로 치환될 수 있음을 나타낸다. 표시를 할뿐, 실제로 @HotSpotIntrinsicCandidate를 통해 javac의 Annotation Processor가 내장 함수 또는 네이티브 코드로 변환해주는 기능은 없다. 해당 기능은 JIT의 역할이기 때문이다.

1.2. JDK 사용자가 HotSpot의 내장함수 기능을 최대한 활용 할 수 있게 함

JDK를 활용한 개발을 할때, 개발자는 별도의 스펙을 찾아보지 않고 정적 메소드상단의 @HotSpotIntrinsicCandidate의 유무만 보고도 Hotspot의 내장 함수기능을 제공 받는지를 알 수가 있다. 따라서 개발자는 코드에 @HotSpotIntrinsicCandidate가 선언된 정적 메소드로 대체 가능한 코드는 최대한 대체시켜서 HosSpot JVM에 최적화된 프로그래밍이 가능하다. HotSpot JVM은 기본 JDK배포에 포함되는 JVM의 표준이므로 해당 어노테이션을 활용한 최적화된 프로그래밍에 익숙해져야 한다.

2. @HotSpotIntrinsicCandidate은 Internal 하다

@HotSpotIntrinsicCandidate은 JDK의 코어 라이브러리에서만 선언 가능하고 사용자 코드에서는 선언이 불가하다. @HotSpotIntrinsicCandidate의 선언은 오로지 JDK을 만들고 배포하는 개발자 및 개발사들이 고려해야할 사항이다.

The {@code @HotSpotIntrinsicCandidate} annotation is internal to the Java libraries and is therefore not supposed to have any relevance for application code. OpenJDK11 JavaDoc

3. @HotSpotIntrinsicCandidate은 Intrinsify를 보장하진 못한다

HotSpot은 구동되는 타겟 OS, 벤더에 따라 그 구현이 조금씩 다르다. 따라서 각 구현마다 내장 함수 목록도 조금씩 달라서 @HotSpotIntrinsicCandidate이 쓰여있더라도 하드웨어에 설치된 HotSpot에서는 내장 함수로 치환이 안될 수 있다.

* The HotSpot VM defines (internally) a list of intrinsics. Not all intrinsic * are available on all platforms supported by the HotSpot VM. Furthermore, * the availability of an intrinsic on a given platform depends on the * configuration of the HotSpot VM (e.g., the set of VM flags enabled). * Therefore, annotating a method with {@code @HotSpotIntrinsicCandidate} does * not guarantee that the marked method is intrinsified by the HotSpot VM. OpenJDK11 JavaDoc

4. @HotSpotIntrinsicCandidate는 반드시 표시되어야 한다

Java 9부터 등장한 @HotSpotIntrinsicCandidate는 JDK코어 라이브러리 개발자로 하여금 @HotSpotIntrinsicCandidate를 반드시 쓰게 하기위해서, JIT 컴파일러에서 해당 어노테이션을 가진 메소드들만 내장 함수치환 기능을 제공하도록 제한된다.

OpenJDK 11의 JavaDoc에 따르면 HotSpot JVM의 JIT를 실행할 때 CheckIntrinsics 플레그를 통해 내장 함수 치환 기능을 제공하는데, 해당 플레그가 참일 때(Default는 참), 클래스를 로드하는 시점에서 해당 어노테이션을 가지고 있는 메소드가 HotSpot의 내장 함수 리스트에 있는지를 검사한다고 한다. 해당 사항에 대해선 OpenJDK와 JDK는 같은 스펙을 공유한다.

* If the {@code CheckIntrinsics} VM flag is enabled, the HotSpot VM checks * (when loading a class) that (1) all methods of that class that are also on * the VM's list of intrinsics are annotated with {@code @HotSpotIntrinsicCandidate} * and that (2) for all methods of that class annotated with * {@code @HotSpotIntrinsicCandidate} there is an intrinsic in the list. * * @since 9 OpenJDK11 JavaDoc

Footnotes

  1. 손으로 직접 최적화 작성한 어셈블리어 혹은 컴파일러 IR로 구성 ↩

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