jvm中的逃逸分析

╰半夏微凉° 2023-02-11 08:55 6阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一. 问题背景
 *  二. 逃逸分析
 *   *  2.1 什么是逃逸分析？
     *  2.2 逃逸分析的jvm参数
     *  2.3 一个对象的逃逸状态
     *   *  2.3.1 全局逃逸GlobalEscape
         *  2.3.2 参数逃逸ArgEscape
         *  2.3.3 没有逃逸
     *  2.4 逃逸分析后，有什么作用(好处)？（即逃逸分析优化）
     *   *  2.4.1 锁消除EliminateLocks
         *  2.4.2 标量替换Scalar Replacement
         *  2.4.3 栈分配
     *  三. 总结

# 一. 问题背景 #

遇到一个面试题**堆中的分区：Eden，survival（from+to），老年代，各自的特点**，其答案涉及到`TLAB`，而TLAB又涉及到`逃逸分析`，因此对逃逸分析进行初步了解。

参考自：

1.  本文大部分参考自[面试问我 Java 逃逸分析，瞬间被秒杀了。。][Java]
2.  个别概念参考自[逃逸分析][Link 1]

**此笔记仅供自己参考，如有错误请指正**

# 二. 逃逸分析 #

## 2.1 什么是逃逸分析？ ##

**逃逸分析，Escape Analysis，是分析新创建对象的`作用范围`，并决定是否在堆中分配内存的一项技术。**  
***注：逃逸分析是一项技术！！！***

## 2.2 逃逸分析的jvm参数 ##

Java SE 6u23+**(即Java7)开始支持**逃逸分析技术，并且是默认开启，可以不用加`开启参数`

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>解释</th> 
   <th>jvm参数</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>开启逃逸分析</td> 
   <td><code>-XX:+DoEscapeAnalysis</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>关闭逃逸分析</td> 
   <td><code>-XX:-DoEscapeAnalysis</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>显示分析结果</td> 
   <td><code>-XX:+PrintEscapeAnalysis</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 2.3 一个对象的逃逸状态 ##

有3种状态，分别是：全局逃逸（`GlobalEscape`）；参数逃逸（`ArgEscape`）；没有逃逸；

### 2.3.1 全局逃逸GlobalEscape ###

一个对象的作用范围逃出了当前的方法或当前线程，有以下3个场景：

*  对象的引用赋值给类变量或者静态变量
 *  对象作为当前方法的返回值
 *  对象存储在一个已经发生逃逸的对象中 或 它已经是一个发生逃逸的对象

### 2.3.2 参数逃逸ArgEscape ###

一个对象被作为方法参数传递(此方法外不可访问此对象或者此对象对线程不可见) 或者 被参数引用，这种状态可以通过分析被调方法的字节码确定

### 2.3.3 没有逃逸 ###

一个可以进行标量替换的对象 或 对象的作用域范围在当前方法中。

**注：*标量：指 一个`无法再分解成更小数据`的数据。Java中的原始数据类型就是标量。***

## 2.4 逃逸分析后，有什么作用(好处)？（即逃逸分析优化） ##

有三个作用：锁消除`EliminateLocks`；标量替换(`Scalar Replacement`)；栈分配；

### 2.4.1 锁消除EliminateLocks ###

线程同步锁非常牺牲性能。当`JIT`(Just In Time Compiler，即时编译器)确定当前对象只有当前线程使用时，就会移除当前对象的同步锁。

JVM参数如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>解释</th> 
   <th>JVM参数</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>开启锁消除</td> 
   <td><code>-XX:+EliminateLocks</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>关闭锁消除</td> 
   <td><code>-XX:-EliminateLocks</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**例子一：**  
`StringBuffer`和`Vector`都是用synchronized修饰达到线程安全的，但是大部分情况下，它们都只是在当前线程中用到，这样编译器就会移除这些锁操作达到优化性能。

**例子二：**  
有这样一个方法如下：

public void method1(){ 
       synchroniezd (new Object()){ 
          ...
       }
    }

JIT确定每次都是锁住new出来的一个新对象，而非共享对象，就会移除该对象的同步锁，如下：

public void method1(){ 
          ...
    }

### 2.4.2 标量替换Scalar Replacement ###

**标量(`Scalar`)：** Java的基本数据类型 以及 引用类型(指向对象的引用)  
**聚合量(`aggregate`)：** 一个对象本身。  
**标量替换(`Scalar Replacement`)：** 对象可以被进一步分解成标量，将其成员变量分解为分散的变量

**如果一个对象没有发生逃逸，那就不用创建此对象，而是在栈或寄存器上创建它用到的成员标量，节省了内存空间，提高应用程序的性能。**

JVM参数如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>解释</th> 
   <th>JVM参数</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>开启标量替换</td> 
   <td><code>-XX:+EliminateAllocations</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>关闭标量替换</td> 
   <td><code>-XX:-EliminateAllocations</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>显示标量替换详情</td> 
   <td><code>-XX:+PrintEliminateAllocations</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*标量替换在Java8中默认开启，并且要建立在逃逸分析的基础上*

### 2.4.3 栈分配 ###

如果对象没有发生逃逸，**该对象就可以通过标量替换分解成成员标量分配在栈内存中**，和方法生命周期一致，随着栈帧出栈时销毁，减少了GC压力，提高应用程序性能。

## 三. 总结 ##

知道了逃逸分析的原理以及作用后，我们平时编程中可以尽量控制变量的作用范围，越小越好，让虚拟机尽可能有优化的空间。

如：

return sb;

改为

return sb.toString();//StringBuilder的toString()实际是new String(),即copy一份给出去

**StringBuilder的toString()实际是new String(),即copy一份给出去。把StringBuilder变量控制在当前方法之内，没有逃出当前方法作用域。**

[Java]: https://msd.misuland.com/pd/3255817963235712812
[Link 1]: https://www.cnblogs.com/jackeason/p/11336374.html