Java 逃逸分析

什麼是逃逸分析？

關於 Java 逃逸分析的定義：

逃逸分析（Escape Analysis）簡單來說就是，Java Hotspot 虛擬機能夠分析新建立對象的使用範圍，並決定是否在 Java 堆上分配內存的一項技術。

逃逸分析的 JVM 參數以下：

• 開啓逃逸分析：-XX:+DoEscapeAnalysis
• 關閉逃逸分析：-XX:-DoEscapeAnalysis
• 顯示分析結果：-XX:+PrintEscapeAnalysis

逃逸分析技術在 Java SE 6u23+ 開始支持，並默認設置爲啓用狀態，能夠不用額外加這個參數。

逃逸分析算法

Java Hotspot 編譯器實現下面論文中描述的逃逸算法：

[Choi99] Jong-Deok Choi, Manish Gupta, Mauricio Seffano,
          Vugranam C. Sreedhar, Sam Midkiff,
          "Escape Analysis for Java", Procedings of ACM SIGPLAN
          OOPSLA  Conference, November 1, 1999

根據 Jong-Deok Choi, Manish Gupta, Mauricio Seffano,Vugranam C. Sreedhar, Sam Midkiff 等大牛在論文《Escape Analysis for Java》中描述的算法進行逃逸分析的。

該算法引入了連通圖，用連通圖來構建對象和對象引用之間的可達性關係，並在次基礎上，提出一種組合數據流分析法。

因爲算法是上下文相關和流敏感的，而且模擬了對象任意層次的嵌套關係，因此分析精度較高，只是運行時間和內存消耗相對較大。

對象逃逸狀態

咱們瞭解了 Java 中的逃逸分析技術，再來了解下一個對象的逃逸狀態。

一、全局逃逸（GlobalEscape）

即一個對象的做用範圍逃出了當前方法或者當前線程，有如下幾種場景：

• 對象是一個靜態變量
• 對象是一個已經發生逃逸的對象
• 對象做爲當前方法的返回值

二、參數逃逸（ArgEscape）

即一個對象被做爲方法參數傳遞或者被參數引用，但在調用過程當中不會發生全局逃逸，這個狀態是經過被調方法的字節碼肯定的。

三、沒有逃逸

即方法中的對象沒有發生逃逸。

逃逸分析優化

針對上面第三點，當一個對象沒有逃逸時，能夠獲得如下幾個虛擬機的優化。

1. 鎖消除

咱們知道線程同步鎖是很是犧牲性能的，當編譯器肯定當前對象只有當前線程使用，那麼就會移除該對象的同步鎖。

例如，StringBuffer 和 Vector 都是用 synchronized 修飾線程安全的，但大部分狀況下，它們都只是在當前線程中用到，這樣編譯器就會優化移除掉這些鎖操做。

鎖消除的 JVM 參數以下：

• 開啓鎖消除：-XX:+EliminateLocks
• 關閉鎖消除：-XX:-EliminateLocks

鎖消除在 JDK8 中都是默認開啓的，而且鎖消除都要創建在逃逸分析的基礎上。

2. 標量替換

首先要明白標量和聚合量，基礎類型和對象的引用能夠理解爲標量，它們不能被進一步分解。而能被進一步分解的量就是聚合量，好比：對象。

對象是聚合量，它又能夠被進一步分解成標量，將其成員變量分解爲分散的變量，這就叫作標量替換。

這樣，若是一個對象沒有發生逃逸，那壓根就不用建立它，只會在棧或者寄存器上建立它用到的成員標量，節省了內存空間，也提高了應用程序性能。

標量替換的 JVM 參數以下：

• 開啓標量替換：-XX:+EliminateAllocations
• 關閉標量替換：-XX:-EliminateAllocations
• 顯示標量替換詳情：-XX:+PrintEliminateAllocations

標量替換一樣在 JDK8 中都是默認開啓的，而且都要創建在逃逸分析的基礎上。

3. 棧上分配

當對象沒有發生逃逸時，該對象就能夠經過標量替換分解成成員標量分配在棧內存中，和方法的生命週期一致，隨着棧幀出棧時銷燬，減小了 GC 壓力，提升了應用程序性能。

總結

逃逸分析講完了，總結了很多時間，咱們也應該大概知道逃逸分析是爲了優化 JVM 內存和提高程序性能的。

咱們知道這點後，在平時開發過程當中就要可儘量的控制變量的做用範圍了，變量範圍越小越好，讓虛擬機儘量有優化的空間。

簡單舉一個例子吧，如：

return sb;

能夠改成：

return sb.toString();

這是一種優化案例，把 StringBuilder 變量控制在了當前方法以內，沒有逃出當前方法做用域。