[JVM]逃逸分析

逃逸分析

JVM的内存分配策略

首先回顾一下JVM的内存分配策略。

JVM的内存包括方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。一般情况下JVM运行时的数据都是存在栈和堆上的。栈用来存放一些基本变量和对象的引用，堆用来存放数组和对象，也就是说new出来的实例。

随着JIT编译器的发展和逃逸分析的技术成熟，栈上分配、标量替换等优化技术，使对象不一定全都分配在堆中。

逃逸分析

逃逸分析是目前Java虚拟机中比较前沿的优化技术，也是JIT中一个很重要的优化技术。

它其实就是分析一个对象是否会逃逸出方法，分析对象的动态作用域。如果一个对象在一个方法内定义，并且有可能被方法外部引用使用，那认为它逃逸了。

方法逃逸

当一个对象在方法里面被定义后，它可能被外部方法所引用，例如调用参数传递到其他方法中，这种称为方法逃逸。

方法逃逸可以用个案例来演示一下：

//StringBuffer对象发生了方法逃逸
public static StringBuffer createStringBuffer(String s1, String s2) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append(s1);
    sb.append(s2);
    return sb;
}
// 非方法逃逸
public static String createString(String s1, String s2) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append(s1);
    sb.append(s2);
    return sb.toString();
}

可以看出，想要逃逸方法的话，需要让对象本身被外部调用。

线程逃逸

当一个对象可能被外部线程访问到，比如：赋值给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

通过逃逸分析，编译器会对代码进行优化。

如果能够证明一个对象不会逃逸到方法外或者线程外，或者说逃逸程度比较低，则可以对这个对象采用不同程度的优化：

栈上分配

完全不会逃逸的局部变量和不会逃逸出的线程对象，采用栈上分配，对象就会跟随方法的结束自动销毁，不会在堆上进行内存分配，减少垃圾回收器的压力。

标量替换

一个对象可能不需要作为一个连续的存储结果，存储也能被访问到，那么对象的部分可以不存储的在内存，而是存在CPU寄存器中。通过逃逸分析确定该对象不会被外部访问，并且对象可以被进一步分解时，JVM不会创建该对象，而是将该对象成员变量分解若干个被这个方法使用的成员变量所代替，这些代替的成员变量在栈帧或寄存器上分配空间，这样就不会因为没有一大块连续空间导致对象内存不够分配。开启标量替换参数-XX:+EliminateAllocations，JDK7之后默认开启。

比如如下代码：

public static void main(String[] args) {
   alloc();
}

private static void alloc() {
   Point point = new Point（1,2）;
   System.out.println("point.x="+point.x+"; point.y="+point.y);
}
class Point{
    private int x;
    private int y;
}

从以上代码可以看出，Point对象并没有逃逸出alloc方法，并且Point对象是可以拆解成标量的。那么，JIT就会不会直接创建Point对象，而是直接使用两个标量int x,int y来替代Point对象。

同步省略（锁消除）

如果一个对象发现只能在一个线程访问到，那么这个对象的操作可以考虑不同步。也就是说如果同步块所使用的锁对象通过这种分析被证实只能够被一个线程访问，那么JIT编译器在编译这个同步块的时候就会取消对这部分代码的同步。

通过JVM参数可以指定时候开启逃逸分析：

-XX:+DoEscapeAnalysis ： 表示开启逃逸分析

-XX:-DoEscapeAnalysis ： 表示关闭逃逸分析

从JDK7开始已经默认开始逃逸分析，如需关闭，需要指定-XX:-DoEscapeAnalysis

通过逃逸分析技术，对象可能被分配到栈上，可以减少GC，提高程序性能。