Rで書くJava VM

Japan.R 2019

@igjit

@igjit

Java使ったことある人？

Java VMとは

Java virtual machine

Java仮想マシン

Javaのソースコードは
Javaクラスファイルにコンパイルされる

これが

public class Hello {
  public static void main (String[] args) {
    System.out.println("Hello, world.");
  }
}

こうなる

00000000: cafe babe 0000 0037 001d 0a00 0600 0f09  .......7........
00000010: 0010 0011 0800 120a 0013 0014 0700 1507  ................
00000020: 0016 0100 063c 696e 6974 3e01 0003 2829  .....<init>...()
00000030: 5601 0004 436f 6465 0100 0f4c 696e 654e  V...Code...LineN
00000040: 756d 6265 7254 6162 6c65 0100 046d 6169  umberTable...mai
00000050: 6e01 0016 285b 4c6a 6176 612f 6c61 6e67  n...([Ljava/lang
00000060: 2f53 7472 696e 673b 2956 0100 0a53 6f75  /String;)V...Sou
00000070: 7263 6546 696c 6501 000a 4865 6c6c 6f2e  rceFile...Hello.
00000080: 6a61 7661 0c00 0700 0807 0017 0c00 1800  java............
00000090: 1901 000d 4865 6c6c 6f2c 2077 6f72 6c64  ....Hello, world
000000a0: 2e07 001a 0c00 1b00 1c01 0005 4865 6c6c  ............Hell
000000b0: 6f01 0010 6a61 7661 2f6c 616e 672f 4f62  o...java/lang/Ob
000000c0: 6a65 6374 0100 106a 6176 612f 6c61 6e67  ject...java/lang
000000d0: 2f53 7973 7465 6d01 0003 6f75 7401 0015  /System...out...
000000e0: 4c6a 6176 612f 696f 2f50 7269 6e74 5374  Ljava/io/PrintSt
000000f0: 7265 616d 3b01 0013 6a61 7661 2f69 6f2f  ream;...java/io/
00000100: 5072 696e 7453 7472 6561 6d01 0007 7072  PrintStream...pr
00000110: 696e 746c 6e01 0015 284c 6a61 7661 2f6c  intln...(Ljava/l
00000120: 616e 672f 5374 7269 6e67 3b29 5600 2100  ang/String;)V.!.
00000130: 0500 0600 0000 0000 0200 0100 0700 0800  ................
00000140: 0100 0900 0000 1d00 0100 0100 0000 052a  ...............*
00000150: b700 01b1 0000 0001 000a 0000 0006 0001  ................
00000160: 0000 0001 0009 000b 000c 0001 0009 0000  ................
00000170: 0025 0002 0001 0000 0009 b200 0212 03b6  .%..............
00000180: 0004 b100 0000 0100 0a00 0000 0a00 0200  ................
00000190: 0000 0300 0800 0400 0100 0d00 0000 0200  ................
000001a0: 0e                                       .

JavaクラスファイルはJava VM上で実行される

Java VMがあればJavaはどこでも動く

Java VMがあればJavaはどこでも動く

Java VMがあればJavaはどこでも動く

ある日見かけたツイート

「PHPでJVMを実装して
Hello Worldを出力」

PHPは動的型付けの汎用スクリプト言語

Rも動的型付けの汎用スクリプト言語

じゃあRでもできるんじゃね？

これを

こうする

やってみた。

jvmrr

https://github.com/igjit/jvmrr

インストール

# install.packages("remotes")
remotes::install_github("igjit/jvmrr")

あそびかた

Javaのコードを

public class Hello {
  public static void main (String[] args) {
    System.out.println("Hello, world.");
  }
}

コンパイルしたら

$ javac Hello.java

Rで読み込んで

> library(jvmrr)
> java_class <- read_class("Hello.class")

実行できる

> java_class %>% execute
Hello, world.

Fizz Buzzも

class FizzBuzz {
  public static void main(String[] args) {
    for (int i = 1; i <= 20; i++) {
      if (i % 15 == 0) {
        System.out.println("FizzBuzz");
      } else if (i % 3 == 0) {
        System.out.println("Fizz");
      } else if (i % 5 == 0) {
        System.out.println("Buzz");
      } else {
        System.out.println(i);
      }
    }
  }
}

コンパイルしたら

$ javac FizzBuzz.java

R上で動く

> read_class("FizzBuzz.class") %>% execute
1
2
Fizz
4
Buzz
Fizz
7
8
Fizz
Buzz
11
Fizz
13
14
FizzBuzz
16
17
Fizz
19
Buzz
あなたとjvmrr,

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ド

無料jvmrrのダウンロード

使ったパッケージ

似たような関数のリストを作りたいとき

list(
  iadd = function(op, cp, env) {
    value2 <- pop(env$stack)
    value1 <- pop(env$stack)
    result <- value1 + value2
    push(env$stack, result)
  },
  isub = function(op, cp, env) {
    value2 <- pop(env$stack)
    value1 <- pop(env$stack)
    result <- value1 - value2
    push(env$stack, result)
  },
  ...
)

purrr::mapで一気に生成できる

list(iadd = `+`,
     isub = `-`,
     imul = `*`,
     idiv = `%/%`) %>%
  map(~ function(op, cp, env) {
    value2 <- pop(env$stack)
    value1 <- pop(env$stack)
    result <- .(value1, value2)
    push(env$stack, result)
  })

Javaバイトコードを書くためのDSLを実装

これを

c(opcodes["bipush"], 40,
  opcodes["istore_1"],
  opcodes["iinc"], 1, 2)

NSEで簡潔に書けるように

with_op(bipush, 40,
        istore_1,
        iinc, 1, 2)

dequer

データ構造 (queue, stack, double ended queue)

Java VMはスタックマシンなので素直にstackを使う

テストを書くと結果的により速く実装できる

まとめ

いつも言ってるけど

Rは統計専用の言語ではない。

RでJava VMを実装できる。

Rで何かを作ろうとしないときに

それを制限しているのは多分言語ではなく

あなたの心なのだ。

Rで何を書いても良いよ。

Rは楽しい言語

  • 関数プログラミング
  • NSE
  • メタプログラミング
  • 便利なパッケージ

Enjoy!

// reveal.js plugins