Javaの進化にともなう運用性の向上はシステム設計にどういう変化をもたらすのか
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Java Day Tokyo 2016 のセッション3-Eの資料です。 Java8, Java9の新機能がシステムの設計にどういう影響があるのかを考えてみました。
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Javaの進化にともなう運用性の向上はシステム設計にどういう変化をもたらすのか
- 3. Java8 ● Lambda expression ● Method reference ● Default methods ● Stream API ● Optional ● Map#computeIfAbsent
- 4. Java9 ● Jigsaw ● JShell ● HTTP/2 ● SO_REUSEPORT
- 8. NullPointerExceptionの典型例 HttpSession session = request.getSession(); User user = session.getAttribute("user"); if (user.isAdmin()) { // ... } ここでNullPointerException発生 引数なしでgetSessionを呼ぶのでセッションがない 場合は空のものが作られる 空のSessionの場合、userはnullになる。
- 9. Guard against null HttpSession session = request.getSession(false); if (session == null) { response.sendRedirect(LOGIN_URL); return; } User user = session.getAttribute("user"); if (user == null) { response.sendRedirect(LOGIN_URL); return; } if (user.isAdmin()) { // ... } nullガード戦法 Java有史以来、最も多く使われている戦術だが、 ガードの漏れが検出しにくく、実際それが本番障害の 原因としてたびたび登場している
- 10. Optional Optional.empty(value) Optional.ofNullable(value) Optional.of(value) optional.get() optional.orElse(T other) optional.orElseGet(Supplier other) optional.orElseThrow(Supplier exceptionSupplier) ここの間が重要 Optionalの生成 Optionalから値の取り出し
- 11. Optionalの意義 User user = Optional .ofNullable(request.getSession(false)) .map(session -> session.getAttribute("user")) .orElse(new AnonymousUser()); if (user.isAdmin()) { // ... } Operation中にnullが出現しうる一連の操作を、 Optionalで包みこむこと
- 13. Mixin Java8 〜
- 14. Default method ● インタフェースに実装が持てるようになった ● インスタンス変数は当然ながら持てない default void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) { Objects.requireNonNull(action); for (Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) { K k; V v; try { k = entry.getKey(); v = entry.getValue(); } catch(IllegalStateException ise) { // this usually means the entry is no longer in the map. throw new ConcurrentModificationException(ise); } action.accept(k, v); } }
- 17. Mixin using default methods public interface Traceable { Logger LOG = LoggerFactory .getLogger(Traceable.class); default void writeLog() { LOG.info(toString()); } } こういうインタフェースを用意して、implementsすれば、 writeLogメソッドが使えるようになる。
- 18. Default methodでインスタンス変数を 持てないことへの対策 任意のデータを出し入れするインタフェースを用意して、 public interface Extendable { Object getExtension(String name); void setExtension(String name, Object extension); } public interface Traceable extends Extendable { default void setRequestTime(Long time) { setExtension("requestTime", time); } } デフォルトメソッドではそのインタフェースとのやり取りをする。
- 19. private Map<String, Object> extensions; @Override public void setExtension(String name, Object extension) { if (extensions == null) { extensions = new HashMap<>(); } extensions.put(name, extension); } @Override public Object getExtension(String name) { if (extensions == null) { extensions = new HashMap<>(); } return extensions.get(name); } It's not beautiful, but pragmatic. 実装をこんな感じにすれば、データを持つMixinが実現可能
- 21. 動的mixin 予めインタフェースをimplementsしてなくても動的に implementsして振る舞いを足す。 Proxy.newProxyInstance( classloader, new Class[]{ Request.class, Traceable.class }, new MixinProxyHandler());
- 22. Default methodの呼び出し MethodHandles.lookup() .in(declaringClass) .unreflectSpecial(method, declaringClass) .bindTo(proxy) .invokeWithArguments(args); MethodHanldeを使うと、実装してないクラスに対して もdefault methodが呼び出せる。 http://qiita.com/kawasima/items/f735ef0c0a9fa96f6eb4
- 28. 管理用APIを用意する これは最近のJavaでないとできないわけではないけれども… 「閉塞状態であること」を永続化する必要はないので メモリ内の閉塞フラグを書き換えてやればよい https://[host]:[port]/admin/service/close 限られた工数で、管理用のAPI用意するのが 難しい場合もある � @GET public String closeService(@QueryParam String serviceCd) { serviceClosingService.add(serviceCd); return "OK"; }
- 30. Enkanフレームワークの擬似REPL enkan> /middleware app list ANY defaultCharset (enkan.middleware.DefaultCharsetMiddleware NONE serviceUnavailable (enkan.middleware.ServiceUnavailableM ANY stacktrace (enkan.middleware.StacktraceMiddleware@545872d enkan> /middleware app predicate serviceUnavailable ANY enkan> /middleware app list ANY defaultCharset (enkan.middleware.DefaultCharsetMiddleware ANY serviceUnavailable (enkan.middleware.ServiceUnavailableMi ANY stacktrace (enkan.middleware.StacktraceMiddleware@545872d REPL上からMiddlewareの適用条件を操作できる https://enkan.github.io/
- 31. Enkanフレームワークの起動・再起動時間 REPLからの起動 → 1~3 sec 再起動 → < 1sec MTTRを短くしようという時代の流れの中で、 アプリケーションの起動の速さはより重要になっていく http://www.slideshare.net/kawasima/enkankotowarirepl 速さの秘密はこちらをご覧ください
- 33. Try Artifact JShellの中で、Mavenの依存関係を動的に解決し、その 機能を試してみることができる。 -> /resolve org.apache.commons:commons-lang3:jar:3.4 | Path /home/kawasima/.m2/repository/org/apache/commons/commons- lang3/3.4/commons-lang3-3.4.jar added to classpath -> org.apache.commons.lang3.RandomStringUtils.randomAlphanumeric(10) | Expression value is: "peXXUYGin6" | assigned to temporary variable $1 of type String https://github.com/kawasima/try-artifact 現段階でのJShellカスタマイズ事例
- 36. Application serverの無停止デプロイ機能 Server WebLogic Server WebApplication WebApplication プロダクション再デプロイメント 前述のサーバでやっていたことをWebLogic Serverの中で実現する アプリケーションの作りによってはメモリリークが 発生してしまう�
- 38. SO_REUSEPORT ● 複数のプロセスから同じポートをListenできる – 従来は"Address already in use:bind"になっていた ● 同じuidである必要がある。 ● Linux kernel 3.9より利用可能 (WindowsではUnsupportedOperationException)
- 39. SO_REUSEPORTを使うコード ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open(); serverChannel.setOption( StandardSocketOptions.SO_REUSEPORT, true); setOptionメソッドがJava 1.7からなので、各Webサーバプロダクト (Jetty, Undertow, and so on)は直ぐには呼び出せない
- 40. SO_REUSEPORT in Jetty class ReusePortAvailableConnector extends ServerConnector { public ReusePortAvailableConnector(@Name("server") Server server) { super(server); } @Override public void open() throws IOException { ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open(); serverChannel.setOption(StandardSocketOptions.SO_REUSEPORT, true); InetSocketAddress bindAddress = getHost() == null ? new InetSocketAddress(getPort()) : new InetSocketAddress(getHost(), getPort()); serverChannel.socket().setReuseAddress(getReuseAddress()); serverChannel.socket().bind(bindAddress, getAcceptQueueSize()); serverChannel.configureBlocking(true); addBean(serverChannel); try { Field acceptChannel = ServerConnector.class .getDeclaredField("_acceptChannel"); acceptChannel.setAccessible(true); acceptChannel.set(this, serverChannel); } catch (Exception ex) { throw new IOException(ex);
- 41. Falchion container ● JVMプロセスのコンテナ ● Anotherプロセスが起動するのを待ってから、古い JVMプロセスをKillできる。 ● SO_REUSEPORTとの組合せで、リクエストをロストす ることなく、論理的なアプリケーションの再起動が 可能になる。 https://github.com/kawasima/falchion experimental
- 42. Falchion Container Falchion container architecture JVM real process WebApplication JVM pool JVM virtual process JVM virtual process JVM real process WebApplication Listen the same port
- 43. Monitoring JVM ● JMXによるDropwizard Metricsの取得 – Request数 – Error数 – スループット ● jstatによるGC Metricsの取得
- 44. REST APIでの状態取得
- 46. JVM auto tuning ● JVMのパラメータを少しづつ変えながら、性能の変 化を計測する。 ● 最適なものを選択 – Full GC countを最小に – 1回あたりのFull GC Timeが最長のものが一番短く (Full GC Timeのマクシミン) JVMコンテナの活用可能性
- 47. 『柔軟な設計』の変化
- 49. 課題設定 ETC割引の計算ロジックを実装します。 – ただし、平日朝夕割引は実際には後日還元なの ですが、ここでは他の割引と同じく即時適用かつ 走行距離による還元率の変化はないものとしま す。 – 走行記録は、24時間を超えないものとします。 https://github.com/kawasima/kata/tree/master/ex01-business-rules http://www.driveplaza.com/traffic/tolls_etc/ より。 ルールは簡単のため多少いじっています。
- 50. 割引ルール ● 平日朝夕割引 – 平日「朝:6時〜9時」、「夕:17時〜20時」 – 地方部 – 当月の利用回数が5回〜9回 30%割引、10回以上 50%割引 ● 休日割引 – 普通車、軽自動車等(二輪車)限定 – 土曜・日曜・祝日 – 地方部 – 30%割引 ● 深夜割引 – すべての車種 – 毎日0〜４時 – 30%割引
- 53. 実際運用してみると発生する課題 ● 1つのルールで、時間帯を3つ以上持ちたいという要件。 増えてくカラム。 ● 用意していない属性(排気量やハイブリッド車優遇など)を 使ったルールの追加。増えてくカラム。プログラム改修。 ● 予期しないデータが入って、Exceptionが発生。 増えていく再発防止策。 ● 結局ルールを変更するのも開発チームに 依頼してやってもらう運用に…
- 56. ルールの実装例 public class DiscountInMorningOrEvening implements DiscountRule { private RulePeriod morning = new RulePeriod(6, 9); private RulePeriod evening = new RulePeriod(17, 20); @Override public boolean isApplicable(HighwayDrive drive) { return ((!morning.isHoliday(drive) && morning.isIn(drive)) || (!evening.isHoliday(drive) && evening.isIn(drive))) && drive.getRouteType() == RouteType.RURAL; } @Override public long discountPercentage(HighwayDrive drive) { int count = drive.getDriver().getCountPerMonth(); if (count >= 10) { return 50; } else if (count >= 5){ return 30; } else { return 0; }
- 57. YAGNI has come to Java 運用の大変さ(のイメージ)から、過剰設計になりがち だったJavaの世界も、今必要なものだけを設計し作れ ばよい時代に
- 58. まとめ