Java逃逸分析

一、什么是“逃逸”?

在计算机语言编译器优化原理中,逃逸分析是指分析指针动态范围的方法,它与编译器优化原理的指针分析和外形分析相关联。
当变量(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,这样就会被其他方法或者线程所引用,这种现象称作指针(或者引用)的逃逸(Escape)。
通俗点讲,如果一个对象的指针被多个方法或者线程引用时,那么我们就称这个对象的指针(或对象)逃逸(Escape)了(因为此时,对象逃出了其“出生”的方法或线程的局部作用域)。

二、什么是逃逸分析?

逃逸分析,是一种可以有效减少Java程序中同步负载和内存堆分配压力的,跨函数全局数据流分析方法。
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。 逃逸分析(Escape Analysis)算是目前Java虚拟机中比较前沿的优化技术了。

三、逃逸的方式

1.方法逃逸:在一个方法体内,定义一个局部变量,而它可能被外部方法引用,比如作为调用参数传递给子方法,或作为对象直接返回。或者,可以理解成对象跳出了方法。
2.线程逃逸:这个对象被其他线程访问到,比如赋值给了实例变量,并被其他线程访问到了。对象逃出了当前线程。

四、逃逸分析优化的原理

Java本身的限制(对象只能分配到堆中),我可以这么理解:假如在一个方法体内定义一个局部变量,并且该变量在方法执行过程中未发生逃逸,按照老的JVM调优机制,首先会在堆内存创建类的实例,然后将此对象的引用压入调用栈,继续执行。
为了减少分配到堆内临时对象数量,我采用逃逸分析对JVM进行优化,即针对栈的重新分配方式。
首先找出未逃逸的变量,将该变量直接存到栈中,无需进堆,分配完成后,继续调用栈内执行,最后方法或线程执行结束,栈空间被回收,局部变量也被顺带回收了。
如此操作,是优化前在堆中,优化后在栈中,从而减少了堆中对象的分配和销毁开销,达到优化程序性能的目的。

五、逃逸分析的好处

如果一个对象不会在方法体内,或线程内发生逃逸(或者说是通过逃逸分析后,认定其未能发生逃逸),就可以做如下优化:

  1. 栈上分配:
    一般情况下,不会逃逸的对象所占空间比较大,如果能使用栈上的空间,那么大量的对象将随方法的结束而销毁,减轻了GC压力
  2. 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。
  3. 标量替换:
    Java虚拟机中的原始数据类型(int,long等数值类型以及reference类型等)都不能再进一步分解,它们可以称为标量。
    相对的,如果一个数据结构可以继续分解,那它称为聚合量,Java中最典型的聚合量是对象。
    如果逃逸分析表明一个对象不会被外部访问,并且这个对象是可分解的,那程序真正执行的时候将可能不创建这个完整的对象,而改为直接创建它的若干个被这个方法使用到的成员变量来代替(通常是多个标量)。
    拆散后的变量便可以被单独分析与优化,属性被扁平化后可以不用再通过引用指针来建立关系,可以连续紧凑的存储,对各种存储(如CPU多级缓存)都更友好,执行期间能省去大量由于数据搬运(如对主内存的访问)造成的性能损耗。
    同时还可以各自分别在栈帧或寄存器上分配空间,原本的对象就无需整体分配空间了。
posted @ 2022-06-29 17:27  JaxYoun  阅读(1435)  评论(0编辑  收藏  举报