JVM逃逸分析技术

2020-05-26

JVM

逃逸分析技术的日渐成熟,促使所有的Java对象实例不一定都在Java堆上分配内存

简单来讲就是，Java Hotspot 虚拟机可以分析新创建对象的使用范围，并决定是否在 Java 堆上分配内存的一项技术。

使用

开启逃逸分析：-XX:+DoEscapeAnalysis
关闭逃逸分析：-XX:-DoEscapeAnalysis
显示分析结果：-XX:+PrintEscapeAnalysis
逃逸分析技术在 Java SE 6u23+ 开始支持,并默认设置为启用状态

逃逸程度

逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域,从不逃逸、方法逃逸到线程逃逸，称为对象由低到高的不同逃逸程度。

方法逃逸

当一个对象在方法中被定义后，它可能被外部方法所引用，例如作为调用参数传递到其他地方中，称为方法逃逸。

/*StringBuffer sb是一个方法内部变量，上述代码中直接将sb返回，这样这个StringBuffer有可能被其他方法所
*改变，这样它的作用域就不只是在方法内部，虽然它是一个局部变量，称其逃逸到了方法外部。甚至还有可能被外部线
*程访问到，譬如赋值给类变量或可以在其他线程中访问的实例变量，称为线程逃逸。
*/
 public static StringBuffer craeteStringBuffer(String s1, String s2) {
     StringBuffer sb = new StringBuffer();
     sb.append(s1);
     sb.append(s2);
     return sb;
 }
 
 //上述代码如果想要StringBuffer sb不逃出方法，可以这样写：
 public static String createStringBuffer(String s1, String s2) {
     StringBuffer sb = new StringBuffer();
     sb.append(s1);
     sb.append(s2);
     return sb.toString();
 }

线程逃逸

当一个对象在方法中被定义后，它可能被外部线程访问到，譬如赋值给可以在其他线程中访问的实例变量，这种称为线程逃逸。

逃逸分析优化

如果能证明一个对象不会逃逸到方法或线程之外（换句话说是别的方法或线程无法通过任何途径访问到这个对象），或者逃逸程度比较低（只逃逸出方法而不会逃逸出线程），则可能为这个对象实例采取不同程度的优化

栈上分配（Stack Allocations）

如果确定一个对象不会逃逸出线程之外，那让这个对象在栈上分配内存将会是一个很不错的主意，对象所占用的内存空间就可以随栈帧出栈而销毁。
由于复杂度等原因，HotSpot中目前暂时还没有做这项优化，但一些其他的虚拟机（如Excelsior JET）使用了这项优化。
栈上分配可以支持方法逃逸，但不能支持线程逃逸。

标量替换（Scalar Replacement）

若一个数据已经无法再分解成更小的数据来表示了，Java虚拟机中的原始数据类型（int、long等数值类型及reference类型等）都不能再进一步分解了，那么这些数据就可以被称为标量。相对的，如果一个数据可以继续分解，那它就被称为聚合量（Aggregate），Java中的对象就是典型的聚合量。
-XX:+EliminateAllocations 开启标量替换(jdk8默认开启)
-XX:+PrintEliminateAllocations 查看标量的替换情况
如果把一个Java对象拆散，根据程序访问的情况，将其用到的成员变量恢复为原始类型来访问，这个过程就称为标量替换
假如逃逸分析能够证明一个对象不会被方法外部访问，并且这个对象可以被拆散，那么程序真正执行的时候将可能不去创建这个对象，而改为直接创建它的若干个被这个方法使用的成员变量来代替。
标量替换可以视作栈上分配的一种特例，实现更简单（不用考虑整个对象完整结构的分配），但对逃逸程度的要求更高，它不允许对象逃逸出方法范围内。

同步消除（Synchronization Elimination）

也叫锁消除

+XX:+EliminateLocks 开启同步消除(jdk8默认开启)
线程同步本身是一个相对耗时的过程，如果逃逸分析能够确定一个变量不会逃逸出线程，无法被其他线程访问，那么这个变量的读写肯定就不会有竞争，对这个变量实施的同步措施也就可以安全地消除掉。
比如常用的线程安全类:StringBuffer,HashTable,Vector等.