逃逸分析

【分析对象动态作用域】
方法逃逸,线程逃逸。
 
——栈上分配:对象可以随着方法的结束而自动销毁。
——同步消除
——标量替换:将对象中使用到的成员变量恢复原始类型来使用。
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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。它跟静态代码分析技术中的指针分析和外形分析类似。

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。

    1.    class A {  
    2.    public static B b;  
    3.       
    4.    public void globalVariablePointerEscape() { // 给全局变量赋值,发生逃逸  
    5.    b = new B();  
    6.    }  
    7.       
    8.    public B methodPointerEscape() { // 方法返回值,发生逃逸  
    9.    return new B();  
    10.    }  
    11.       
    12.    public void instancePassPointerEscape() {  
    13.    methodPointerEscape().printClassName(this); // 实例引用传递,发生逃逸  
    14.    }  
    15.    }  
    16.       
    17.    class B {  
    18.    public void printClassName(A a) {  
    19.    System.out.println(a.class.getName());  
    20.    }  
    21.    }  
 

 

在这个例子中,一共举了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。

 

怎么减少临时对象在堆内的分配数量呢?不可能不实例化对象吧!

场景介绍

其实,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,【局部的变量对象】也被回收。

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。

 

性能测试

来自 http://blog.uncommons.org/ 性能测试结果。

测试场景1:

生成几百万个随机数,然后做一些少量运算。

VM 参数: -server

95 秒

VM 参数: -server -XX:+DoEscapeAnalysis

73 秒

性能提高: 23%

 

测试场景2:

非负矩阵分解算法。

VM 参数: -server

22.6 秒

VM 参数: -server -XX:+DoEscapeAnalysis

20.8 秒

性能提升: 8%

 

JVM   中启用逃逸分析    DoEscapeAnalysis

安装jdk1.6.0_14,运行java时传递jvm参数  -XX:+DoEscapeAnalysis

 

逃逸分析还能用于以下优化场景,但在JVM中未知使用。

1,标量替换(Scalar Replacement)

2,减小竞争检测范围

3,基于区域的内存分配

 

 


整理自 周志明《深入JVM》
1, 是JVM优化技术,它不是直接优化手段,而是为其它优化手段提供依据。
 
2,逃逸分析主要就是分析对象的动态作用域。
 
3,逃逸有两种:方法逃逸和线程逃逸。
 
           方法逃逸   (对象逃出当前方法):
 
                当一个对象在方法里面被定义后,它可能被外部方法所引用,例如作为调用参数传递到其它方法中。
 
           线程逃逸   ((对象逃出当前线程):
 
                这个对象甚至可能被其它线程访问到,例如赋值给类变量或可以在其它线程中访问的实例变量
 
4,   如果不存在逃逸,则可以对这个变量进行优化
        1,栈上分配。
 
                在一般应用中,不会逃逸的局部对象占比很大,如果使用栈上分配,那大量对象会随着方法结束而自动销毁,垃圾回收系统压力就小很多。
 
        2,同步消除
 
                线程同步本身比较耗时,如果确定一个变量不会逃逸出线程,无法被其它线程访问到,那这个变量的读写就不会存在竞争,对这个变量的同步措施   可以清除。
 
        3,   【标量替换】
 
                1, 标量就是不可分割的量,java中基本数据类型,reference类型都是标量。相对的一个数据可以继续分解,它就是聚合量(aggregate)。
 
                2, 如果把一个对象拆散,将其成员变量恢复到基本类型来访问就叫做标量替换。
 
                3, 如果逃逸分析证明一个对象不会被外部访问,并且这个对象可以被拆散的话,那么程序真正执行的时候   将可能不创建这个对象,而改为直接在>栈上创建若干个成员变量   。
 
5,逃逸分析还不成熟。
 
        1,不能保证逃逸分析的性能收益必定高于它的消耗。
 
                判断一个对象是否逃逸耗时长,如果分析完发现没有几个不逃逸的对象,那时间就白白浪费了。
 
        2,基于逃逸分析的优化手段不成熟,如上面提到的栈上分配,由于hotspot目前的实现方式导致栈上分配实现起来复杂。
 
 
6,相关JVM参数   
        -XX:+DoEscapeAnalysis 开启逃逸分析   
        -XX:+PrintEscapeAnalysis 开启逃逸分析后,可通过此参数查看分析结果。   
        -XX:+EliminateAllocations 开启标量替换   
        -XX:+EliminateLocks 开启同步消除   
        -XX:+PrintEliminateAllocations 开启标量替换后,查看标量替换情况。
 
posted @ 2015-07-03 23:59  Uncle_Nucky  阅读(727)  评论(0编辑  收藏  举报