【性能優化】面試官：Java中的對象都是在堆上分配的嗎？

寫在前面

從開始學習Java的時候，咱們就接觸了這樣一種觀點：Java中的對象是在堆上建立的，對象的引用是放在棧裏的，那這個觀點就真的是正確的嗎？若是是正確的，那麼，面試官爲啥會問：「Java中的對象就必定是在堆上分配的嗎？」這個問題呢？看來，咱們從接觸Java就被灌輸的這個觀點值得咱們懷疑。

關於面試題

標題中的面試題爲：Java中的對象都是在堆上分配的嗎？

面試官這樣問，有些小夥伴內心會想：我從一開始學習Java時，就知道了：Java中的對象是在堆上建立的，對象的引用是存儲到棧中的，那Java中的對象是在堆上分配的啊！難道不是嗎？

若是你這樣回答，就會被直接Pass掉。

或許有些小夥伴仍是不太明白，那咱們繼續往下看。

面試題答案

首先，咱們先給出這個題目的答案，這裏我先簡短的回答下這個面試題，後續咱們會進行相關分析。

你能夠這樣回答：Java中的對象不必定是在堆上分配的，由於JVM經過逃逸分析，可以分析出一個新對象的使用範圍，並以此肯定是否要將這個對象分配到堆上。

這裏，咱們接觸了一個新名詞：逃逸分析。相信不少小夥伴不是很明白，那咱們繼續往下看。

逃逸分析

逃逸分析的概念

先以官方的形式來講下什麼是逃逸分析。逃逸分析就是：一種肯定指針動態範圍的靜態分析，它能夠分析在程序的哪些地方能夠訪問到指針。

在JVM的即時編譯語境下，逃逸分析將判斷新建的對象是否逃逸。即時編譯判斷對象是否逃逸的依據：一種是對象是否被存入堆中（靜態字段或者堆中對象的實例字段），另外一種就是對象是否被傳入未知代碼。

直接說這些概念，確實有點暈啊，那咱們就來兩個示例。

對象逃逸示例

一種典型的對象逃逸就是：對象被複制給成員變量或者靜態變量，可能被外部使用，此時變量就發生了逃逸。

咱們能夠用下面的代碼來表示這個現象。

/**
 * @author binghe
 * @description 對象逃逸示例1
 */
public class ObjectEscape{
    private User user;
    public void init(){
        user = new User();
    }
}

在ObjectEscape類中，存在一個成員變量user，咱們在init()方法中，建立了一個User類的對象，並將其賦值給成員變量user。此時，對象被複制給了成員變量，可能被外部使用，此時的變量就發生了逃逸。

另外一種典型的場景就是：對象經過return語句返回。若是對象經過return語句返回了，此時的程序並不能肯定這個對象後續會不會被使用，外部的線程能夠訪問到這個變量，此時對象也發生了逃逸。

咱們能夠用下面的代碼來表示這個現象。

/**
 * @author binghe
 * @description 對象逃逸示例2
 */
public class ObjectReturn{
    public User createUser(){
        User user = new User();
        return user;
    }
}

給出兩個示例，相信小夥伴們對JVM的逃逸分析多少有點了解了吧，沒錯，JVM經過逃逸分析，可以分析出新對象的使用範圍，從而決定新對象是否要在堆上進行分配。

還沒完，咱們繼續看下逃逸分析的優勢，以便於小夥伴們可以更好的理解逃逸分析。

逃逸分析的優勢

逃逸分析的優勢整體上來講能夠分爲三個：對象可能分配在棧上、分離對象或標量替換、消除同步鎖。咱們可使用下圖來表示。

對象可能分配在棧上

JVM經過逃逸分析，分析出新對象的使用範圍，就可能將對象在棧上進行分配。棧分配能夠快速地在棧幀上建立和銷燬對象，不用再將對象分配到堆空間，能夠有效地減小 JVM 垃圾回收的壓力。

分離對象或標量替換

當JVM經過逃逸分析，肯定要將對象分配到棧上時，即時編譯能夠將對象打散，將對象替換爲一個個很小的局部變量，咱們將這個打散的過程叫作標量替換。將對象替換爲一個個局部變量後，就能夠很是方便的在棧上進行分配了。

同步鎖消除

若是JVM經過逃逸分析，發現一個對象只能從一個線程被訪問到，則訪問這個對象時，能夠不加同步鎖。若是程序中使用了synchronized鎖，則JVM會將synchronized鎖消除。

這裏，須要注意的是：這種狀況針對的是synchronized鎖，而對於Lock鎖，則JVM並不能消除。

要開啓同步消除，須要加上 -XX:+EliminateLocks 參數。由於這個參數依賴逃逸分析，因此同時要打開 -XX:+DoEscapeAnalysis 選項。

因此，並非全部的對象和數組，都是在堆上進行分配的，因爲即時編譯的存在，若是JVM發現某些對象沒有逃逸出方法，就頗有可能被優化成在棧上分配。

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寫在最後

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