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Phase 11.5: JIT完全統合 - sync/GC/非同期の最終実装

🎯 概要

Phase 11.5は、Nyashの全実行レイヤー（インタープリター/MIR/VM/JIT）でsync処理、GC処理、非同期処理を完全に統合する最終フェーズです。

📊 現状分析（2025-08-30）

✅ 完了済み

1. 基本アーキテクチャ

   • Everything is Box哲学の完全実装
   • インタープリター → MIR → VM → JIT パイプライン
   • プラグインシステム（C ABI/TLVハンドル）

2. sync処理

   • Arc/Arcによる完全スレッドセーフ設計
   • 全レイヤーでの一貫した同期化

3. GC基礎

   • カウンティングGC実装（NYASH_GC_COUNTING=1）
   • Read/Writeバリア実装
   • VMセーフポイント

4. 非同期基礎

   • FutureBox/TimerBox実装
   • SingleThreadScheduler
   • nowait/wait文

🚀 Phase 11.5 タスク一覧

1. JIT sync処理統合

• 1.1 Atomic操作の最適化

  • ArcアクセスのJIT最適化
  • Lock elision（不要なロック除去）
  • Read-only pathでのロック回避

• 1.2 Memory ordering最適化

  • Relaxed/Acquire/Release semanticsの活用
  • プラットフォーム別最適化（x86/ARM）

2. JIT GC統合

• 2.1 Write barrier除去

  • Escape analysisによる不要バリア検出
  • Stack allocation最適化
  • Generational hypothesis活用

• 2.2 Safepoint最適化

  • Loop safepoint挿入
  • Call site safepoint
  • Polling overhead削減

• 2.3 GC情報の伝播

  • Stack map生成
  • Root set tracking
  • Precise GC対応

3. JIT 非同期処理統合

• 3.1 Coroutine変換

  • async/await → state machine変換
  • Stack switching最適化
  • Continuation passing

• 3.2 スケジューラー統合

  • Work stealing queue
  • CPU affinity最適化
  • Yield point最適化

4. 統合テスト・ベンチマーク

• 4.1 性能測定

  • sync処理のオーバーヘッド測定
  • GC pause time測定
  • 非同期処理のレイテンシ測定

• 4.2 正確性検証

  • Race condition検出
  • Memory leak検出
  • Deadlock検出

📋 実装優先順位

Phase 11.5a: Write barrier除去（最重要）

// 現在: すべてのBox操作でbarrier
vm.execute_ref_set() -> gc.barrier(Write)

// 目標: JITでescape analysisして除去
if !escapes_to_heap(value) {
    // barrierスキップ
}

Phase 11.5b: Atomic最適化

// 現在: Arc<Mutex>の重いロック
let value = box.lock().unwrap().clone();

// 目標: Read-onlyならatomic load
if is_read_only(box) {
    atomic_load_relaxed(box)
}

Phase 11.5c: Coroutine実装

// 将来構文
async function fetchData() {
    local result = await httpGet("...")
    return result
}

🎯 成功基準

1. 性能向上

   • sync処理: 50%以上のロックオーバーヘッド削減
   • GC: 90%以上のwrite barrier除去
   • 非同期: ネイティブthread並みの性能

2. 互換性維持

   • 既存のNyashコードがそのまま動作
   • プラグインシステムとの完全互換

3. デバッグ性

   • JIT最適化の可視化（NYASH_JIT_OPT_TRACE）
   • GC統計の詳細化
   • 非同期処理のトレース

📅 実装スケジュール（推定）

• Week 1-2: Write barrier除去とescape analysis
• Week 3: Atomic操作最適化
• Week 4: Coroutine基礎実装
• Week 5: 統合テストとベンチマーク
• Week 6: ドキュメント化と最適化

🔧 技術的詳細

Escape Analysis実装案

// MIR解析でallocサイトを特定
struct EscapeAnalysis {
    allocations: HashMap<ValueId, AllocSite>,
    escapes: HashSet<ValueId>,
}

impl EscapeAnalysis {
    fn analyze(&mut self, func: &MirFunction) {
        // 1. allocation site収集
        // 2. data flow解析
        // 3. escape判定
    }
}

JIT統合ポイント

// cranelift-jitでのbarrier除去
if !self.escape_info.escapes(value) {
    // emit_call(gc_write_barrier) をスキップ
}

🎉 期待される成果

Phase 11.5完了により、Nyashは：

• 産業レベルの性能: GC pauseがマイクロ秒単位
• 真の並行性: lock-free data structures対応
• モダンな非同期: async/await完全サポート

これにより、30日で作られたとは思えない世界クラスの言語が完成します！