面试官:Java中对象都存放在堆中吗?你知道逃逸分析?
面试官:Java虚拟机的内存分为哪几个区域?
我(微笑着):程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区
面试官:对象一般存放在哪个区域?
我:堆。
面试官:对象都存放在堆中吗?
我:是的。
面试官:你了解过逃逸分析吗?
我(皱了皱眉):是内存溢出吗?
面试官:不是的。
我(挠了挠头):不是很了解。
面试官:今天的面试先到这,回去等消息吧!
然后就没有然后了,不甘心的我开始了查找相关资料。
逃逸分析
逃逸分析(Escape Analysis)是一种确定对象的引用动态范围的分析方法,说人话就是:分析在程序的哪些地方可以访问到对象的引用。
当一个对象在方法中被分配时,该对象的引用可能逃逸到其它执行线程中,或是返回到方法的调用者。
如果一个方法中分配一个对象并返回一个该对象的引用针,那么该对象可能被访问到的地方就无法确定,此时对象的引用就发生了“逃逸”。
如果对象的引用存储在静态变量或者其它数据结构中,因为静态变量是可以在当前方法之外访问到,此时对象的引用也发生了“逃逸”。
逃逸分析确定某个对象的引用可以被访问的所有地方,以及确定能否保证对象的引用的生命周期只在当前进程或线程中。
逃逸状态
对象的逃逸状态一般分为三种:全局逃逸、参数逃逸、没有逃逸。
全局逃逸(GlobalEscape)
对象的引用逃出了方法或者线程。比如:对象的引用赋值给了一个静态变量,或者存储在一个已经逃逸的对象中, 或者对象的引用作为方法的返回值给了调用方法。
比如饿汉的单例模式:
package one.more;
public final class GlobalEscape {
// instance对象赋值给了一个静态变量,发生了全局逃逸
private static GlobalEscape instance = new GlobalEscape();
private GlobalEscape() {
}
public static GlobalEscape getInstance() {
return instance;
}
}
参数逃逸(ArgEscape)
对象被作为方法参数传递或者被参数引用,但在调用过程中不会发生全局逃逸。这个状态是通过分析被调用方法的字节码来确定的。
比如:
package one.more;
public class ArgEscape {
class Rectangle {
private int length;
private int width;
public Rectangle(int length, int width) {
this.length = length;
this.width = width;
}
public int getArea() {
return this.length * this.width;
}
}
public int getArea(int length, int width) {
Rectangle rectangle = buildRectangle(length, width);
return rectangle.getArea();
}
private Rectangle buildRectangle(int length, int width){
Rectangle rectangle = new Rectangle(length, width);
// rectangle对象发生了参数逃逸
return rectangle;
}
}
没有逃逸(NoEscape)
方法中的对象没有发生逃逸,这意味着可以不将该对象分配在堆上。
比如:
package one.more;
public class NoEscape {
class Rectangle {
private int length;
private int width;
public Rectangle(int length, int width) {
this.length = length;
this.width = width;
}
public int getArea() {
return this.length * this.width;
}
}
public int getArea(int length, int width) {
// rectangle对象没有逃逸
Rectangle rectangle = new Rectangle(length, width);
return rectangle.getArea();
}
}
逃逸分析后的优化
如果一个对象没有发生逃逸,或者只有参数逃逸,就可能为这个对象采取不同程度的优化,比如:栈上分配、标量替换、同步消除。
栈上分配(Stack Allocations)
如果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。
那么,对象就会随着方法的结束而自动销毁了,可以降低垃圾收集器运行的频率,垃圾收集的压力就会下降很多。
标量替换(Scalar Replacement)
标量(Scalar)是指一个无法再分解成更小的数据的数据。Java虚拟机中的基本数据类型(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。
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基本类型来访问,这个过程就称为标量替换。
如果一个对象没有发生逃逸,可以进行标量替换,那么对象的成员变量就在栈上分配和读写,不需要分配到堆中。
标量替换可以视作栈上分配的一种特例,实现更简单,但对逃逸程度的要求更高,它不允许对象没有发生逃逸。
同步消除(Synchronization Elimination)
线程同步本身是一个相对耗时的过程,如果一个对象没有逃逸出线程,无法被其他线程访问,那么该对象的读写肯定就不会有竞争,对该对象实施的同步加锁操作也就可以安全地消除掉。
总结
说了这么多,可以发现对象并不是都在堆上分配内存的。因为通过逃逸分析后,可以对没有逃逸的对象进行标量替换。
另外,由于复杂度等原因,HotSpot中目前还不支持栈上分配的优化。
最后,谢谢你这么帅,还给我点赞和关注。
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