GraalVMとは (グラールバーチャルマシンとは) [単語記事]

GraalVMとは、さまざまな言語がシームレスに動作する仮想マシンである。

概要

GraalVMとは複数の言語をシームレスに動かす仮想マシンである。サポートする言語同士でお互いを呼び出すことができ、その際にパフォーマンスの低下がないことを特長とする。

2018年 4月17日にOracleによってversion 1.0 RC1が発表されたが、その後1年ほどRCの状態が続いていた。2019年 5月10日、RCがとれてversion 1.0になるかと思いきや、version 1.0 RC16からいきなりversion 19.0.0となった。2019年にリリースされたから19.0.0という方式である。

公式サイト

GraalVM: 公式サイト

プラットフォーム

LinuxとMacOSのサポートから始まったが、WindowsやDockerもサポートしている。

対応言語

サポートする言語は以下の通り。

JavaをはじめとするJVM言語(バイトコードを受け付ける)。
Node.jsを含むJavaScript(TypeScriptも入るのだろうか)。
LLVMによるC言語、C++、Rust(LLVMの中間コード(: bitc ode)を受け入れる)。
Ruby, R, Pythonも実験的レベルでサポートするとのこと。

参考

GraalVMでなく、Graalというものがあり、GraalVMに含まれるJIT コンパイラを指す。

OpenJDK: Graal

Graal: 聖杯を意味する単語(英語ではGr ailに相当)

Graalとは - コトバンク

動作原理

内部に複数の処理系を抱えているようだ。バージョン1.0時点では各処理系は現時点の最新版に対応しているようだが、独自実装であり各言語のデファクトスタンダードやリファレンス実装の変化についていけないリスクも。

Java仮想マシン(JVM言語)

内部にOpen JDK 8を持っているようである。JVM言語はバイトコードに変換されるので、Open JDKのJava仮想マシンで実行される。

Node.js(JavaScript)

ブラウザから独立して動作するメジャーなJavaScript インタプリタ Node.jsも含まれているようだが、後述のようにJavaScriptの処理系はGraalVM自身も別に持っている。

Truffle

Javaで書かれたTruffle(トリュフの英語綴り、フランス語はtruffe)という構文解析器があり、JVM言語以外の言語はこちらが処理する。

Truffle

LLVM(C, C++, Rust等)

コンパイルにLLVMを用いる言語は一旦bitc odeという中間コードに変換されるが、この中間コードのインタプリタがあり、それを実行するということのようである。対応する言語の例としてC言語、C++、Rustがあがっっている。LLVMを使用する言語であればSwiftやObjective-Cなどもいけそうな気がするが、名前があがっていないのはAppleと仲でも悪いのだろうか。

Sulong: GraalVMの一部であるbito code インタプリタ

JavaScript, Ruby, R, Python, WebAssembly

JavaScriptを実行する機能は(JavaにもJavaScript エンジン Nashornが搭載されているが)上記Truffleを用いて独自に実装されているよう。他の試験的なサポート言語であるRuby, R, Python, Web As sm blyもTruffleを用いて独自に実装したもので、標準的インタプリタが内部に組み込まれているわけではない。

JavaをわざわざTruffleで実行するJava on Truffleというものも追加されている。Javaで実装されたJava仮想マシンを用いるらしい。プロジェクト名はEspresso。

Native Image

ネイティブコード(機械語)への変換もサポートしている。バイトコードの実行時コンパイルを介さないので理論的にはJavaの実行が高速になるはずだが、バージョン1.0の段階では仮想マシンの起動時間はなくなるもののJava仮想マシンよりも速度が落ちる(改善予定)とのことで、多言語と連携する時に使用するということのようである。速度が改善されたとしても、Oracleのことだから有償版専用の機能とかになりそう。