JVM 逃逸分析 同步缺省 标量替换 栈上分配
简介
Java 程序运行时，JVM 会将 .class 字节码转换成机器能够识别的指令，指令转换过程会产生耗时，延缓程序的运行速度，为了解决这种问题出现了「JIT（即时编译）」技术。JIT 主要有两个功能：
- 缓存「Hot Spot Code（热点代码：频繁运行的方法或代码块）」对应的机器指令，方便下次调用。
- 代码编译优化。
而在 JIT 的代码优化过程中，最重要的就是「逃逸分析（Escape Analysis）」。
逃逸分析
逃逸分析（Escape Analysis）简单来讲就是，分析Java对象的动态作用域,JVM可以分析新创建对象的使用范围，并决定是否在堆上分配内存。
当一个对象被定义之后，可能会被外部对象引用，称之为「方法逃逸」；也有可能被其他线程所引用，称之为「线程逃逸」。
逃逸分析的 JVM 参数如下：
- 开启逃逸分析：-XX:+DoEscapeAnalysis
- 关闭逃逸分析：-XX:-DoEscapeAnalysis
- 显示分析结果：-XX:+PrintEscapeAnalysis
逃逸分析技术在 Java SE 6u23+ 开始支持，并默认设置为启用状态，可以不用额外加这个参数。
public class EscapeObject {
public static String createStr() {
String sb = "hello world!";
return sb;
}
}
例如上面这段代码将创建的字符串对象 sb 返回，这样可以被其他方法或线程引用。
public class EscapeObject {
public static String createStr() {
StringBuffer sb = new StringBuffer("hello world!");
return sb.toString();
}
}
如果这样实现的话，sb 对象就没有「逃逸」。
利用逃逸分析，编译器可以对代码做如下优化：
同步缺省(锁消除)
在 JIT 编译过程中，如果发现一个对象不会被多线程访问，那么针对这个对象的同步措施就可以省略掉，即「锁销除」。例如 Vector 和 StringBuffer 这样的类，它们中的很多方法都是有锁的，当某个对象确定是线程安全的情况下，JIT编译器会在编译这段代码时进行锁销除来提升效率。
标量替换
「标量（Scalar）」是指无法再分解成更小粒度的数据，例如 Java 中的原始数据类型（int，long等），相对如果一个数据可以继续分解，则称之为「聚合量（Aggregate）」，例如 Java对象。在 JIT 编译过程中，经过逃逸分析确定一个对象不会被其他线程或者方法访问，那么会将对象的创建替换成为多个成员变量的创建，称之为「标量替换」。
public class EscapeObject {
private static void getUser() {
User user = new User("张三", 18);
System.out.println("user name is " + user.name + ", age is " + user.age);
}
public static void main(String[] args) {
getUser();
}
}
class User {
String name;
int age;
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
上面这段代码中，对象 user 只会在getUser()方法中被调用，那么 JIT动态编译时，不会创建对象 user，而之创建它的两个成员变量 name 和 age，类似：
private static void getUser() {
String name = "张三";
int age = 18;
System.out.println("user name is " + user.name + ", age is " + user.age);
}
public static void main(String[] args) {
getUser();
}
标量替换减少了创建对象需要的堆内存，同时也不用进行 GC。
栈上分配
「栈上分配」是指对象和数据不是创建在堆上，而是创建在栈上，随着方法的结束自动销毁。但实际上，JVM 例如常用的「HotSpot」虚拟机并没有实现栈上分配，实际是用「标量替换」代替实现的。
逃逸分析并不成熟
关于逃逸分析的论文在1999年就已经发表了，但直到JDK 1.6才有实现，而且这项技术到如今也并不是十分成熟的。
其根本原因就是无法保证逃逸分析的性能消耗一定能高于他的消耗。虽然经过逃逸分析可以做标量替换、栈上分配、和锁消除。但是逃逸分析自身也是需要进行一系列复杂的分析的，这其实也是一个相对耗时的过程。
一个极端的例子，就是经过逃逸分析之后，发现没有一个对象是不逃逸的。那这个逃逸分析的过程就白白浪费掉了。
虽然这项技术并不十分成熟，但是他也是即时编译器优化技术中一个十分重要的手段。
