在编程语言的编译优化原理中,分析指针动态范围的方法称之为逃逸分析。

逃逸分析,是一种可以有效减少Java 程序中同步负载内存堆分配压力的跨函数全局数据流分析算法。通过逃逸分析,Java Hotspot编译器能够分析出一个新的对象的引用的使用范围从而决定是否要将这个对象分配到堆上。

通俗一点讲,当一个对象的指针被多个方法或线程引用时,我们称这个指针发生了逃逸。而用来分析这种逃逸现象的方法,就称之为逃逸分析。

class A {  
public static B b;  
   
public void globalVariablePointerEscape() { // 给全局变量赋值,发生逃逸  
   b = new B();  
}  
   
public B methodPointerEscape() { // 方法返回值,发生逃逸  
  return new B();  
}  
   
public void instancePassPointerEscape() {  
    methodPointerEscape().printClassName(this); // 实例引用传递,发生逃逸  
  }  
}  
   
class B {  
  public void printClassName(A a) {  
    System.out.println(a.class.getName());  
  }  
}

3种常见的指针逃逸场景。分别是 全局变量赋值,方法返回值,实例引用传递

逃逸分析优化JVM原理

我们知道java对象是在堆里分配的,在调用栈中,只保存了对象的指针。

当对象不再使用后,需要依靠GC来遍历引用树并回收内存,如果对象数量较多,将给GC带来较大压力,也间接影响了应用的性能。减少临时对象在堆内分配的数量,无疑是最有效的优化方法。

变量(或者对象)在方法中分配后,其指针有可能被返回或者被全局引用,这样就会被其他过程或者线程所引用,这种现象称作指针(或者引用)的逃逸(Escape)。 

 

怎么减少临时对象在堆内的分配数量呢?

场景介绍

在java应用里普遍存在一种场景。一般是在方法体内,声明了一个局部变量,且该变量在方法执行生命周期内未发生逃逸(在方法体内,未将引用暴露给外面)。

按照JVM内存分配机制,首先会在堆里创建变量类的实例,然后将返回的对象指针压入调用栈,继续执行。

这是优化前,JVM的处理方式。

 

逃逸分析优化 - 栈上分配

优化原理:分析找到未逃逸的变量,将变量类的实例化内存直接在栈里分配(无需进入堆),分配完成后,继续在调用栈内执行,最后线程结束,栈空间被回收,局部变量对象也被回收。

 这是优化后的处理方式,对比可以看出,主要区别在栈空间直接作为临时对象的存储介质。从而减少了临时对象在堆内的分配数量

 

逃逸分析的原理很简单,但JVM在应用过程中,还是有诸多考虑。

比如,逃逸分析不能在静态编译时进行,必须在JIT里完成。原因是,与java的动态性有冲突。因为你可以在运行时,通过动态代理改变一个类的行为,此时,逃逸分析是无法得知类已经变化了。

 

逃逸分析另一个重要的优化 - 同步消除

如果你定义的类的方法上有同步锁,但在运行时,却只有一个线程在访问,此时逃逸分析后的机器码,会去掉同步锁运行。

 

默认的在JDK 6u23以上是默认开启,这里将设置重新明确一下: 
强制开启:

-server -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetail -Xmx10m -Xms10m

关闭逃逸分析:

-server -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetail -Xmx10m -Xms10m

 

 

即时编译器(JIT compiler,just-in-time compiler)是一个把Java的字节码(包括需要被解释的指令的程序)转换成可以直接发送给处理器的指令的程序。

字节码是可以发送给任何平台并且能在那个平台上运行的独立于平台的代码。

Java的 HotSpot JIT编译器,能够在方法重载或者动态加载代码的时候对代码进行逃逸分析,同时Java对象在堆上分配和内置线程的特点使得逃逸分析成Java的重要功能。