JVM的栈上分配与逃逸分析(Escape Analysis）

拼搏现实的明天。 2022-09-24 07:29 256阅读 0赞

引言：栈上分配与逃逸分析是在JVM层面进行java性能优化的一个技巧，本文将深入解读其应用以及原理。

1.  什么是栈上分配？

栈上分配主要是指在Java程序的执行过程中，在方法体中声明的变量以及创建的对象，将直接从该线程所使用的栈中分配空间。 一般而言，创建对象都是从堆中来分配的，这里是指在栈上来分配空间给新创建的对象。

2.  什么是逃逸？

逃逸是指在某个方法之内创建的对象，除了在方法体之内被引用之外，还在方法体之外被其它变量引用到；这样带来的后果是在该方法执行完毕之后，该方法中创建的对象将无法被GC回收，由于其被其它变量引用。正常的方法调用中，方法体中创建的对象将在执行完毕之后，将回收其中创建的对象；故由于无法回收，即成为逃逸。

逃逸的几种情况：

static V global_v;
    public void a_method(){
     V v=b_method();
     c_method();
    }
    public V b_method(){
     V v=new V();
     return v;
    }
    public void c_method(){
     global_v=new V();
    }

其中b\_method方法内部生成的V对象的引用被返回给a\_method方法内的变量v，c\_method方法内生成的V对象被赋给了全局变量global\_v。这两种场景都发生了（引用）逃逸。

3.  逃逸分析

在JDK 6之后支持对象的栈上分析和逃逸分析，在JDK 7中完全支持栈上分配对象。 其是否打开逃逸分析依赖于以下JVM的设置：

-XX:+DoEscapeAnalysis

4. 栈上分配与逃逸分析的关系

进行逃逸分析之后，产生的后果是所有的对象都将由栈上分配，而非从JVM内存模型中的堆来分配。

5. 逃逸分析／栈上分配的优劣分析

优势表现在以下两个方面：

*     消除同步。线程同步的代价是相当高的，同步的后果是降低并发性和性能。逃逸分析可以判断出某个对象是否始终只被一个线程访问，如果只被一个线程访问，那么对该对象的同步操作就可以转化成没有同步保护的操作，这样就能大大提高并发程度和性能。
 *   矢量替代。逃逸分析方法如果发现对象的内存存储结构不需要连续进行的话，就可以将对象的部分甚至全部都保存在CPU寄存器内，这样能大大提高访问速度。

劣势：  栈上分配受限于栈的空间大小，一般自我迭代类的需求以及大的对象空间需求操作，将导致栈的内存溢出；故只适用于一定范围之内的内存范围请求。

6.  代码样例分析

源代码如下：

package org.eds.homework.jvm;
    
    public class StackOnTest {
    	public static void alloc() {
    		byte[] b = new byte[2];
    		b[0] = 1;
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		long b = System.currentTimeMillis();
    		for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
    			alloc();
    		}
    		long e = System.currentTimeMillis();
    		System.out.println(e - b);
    	}
    
    }

设置JVM的参数：

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

Eclipse的设置如下：

![Center][]

执行的结果如下：

![Center 1][]

未进行逃逸分析的设置：

\-server -Xmx10m -Xms10m -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC   
   执行的结果如下：

![Center 2][]

程序的结果分析：

在进行逃逸分析的运行结果中，只执行了9次就退出程序了。而未进行逃逸分析的结果是1360次，就是说未进行逃逸分析的代码可以执行更多的调用次数。换句话来讲，就是未进行逃逸分析的堆空间远大于进行逃逸分析后使用的栈空间，堆的空间大于栈，这就是根本原因。

7.  总结

栈上分配可以提升代码性能，降低在多线程情况下的锁使用，但是会受限于其空间的大小。

8. 参考资料

*     [http://blog.csdn.net/ykdsg/article/details/6255618][http_blog.csdn.net_ykdsg_article_details_6255618]
 *     [http://www.cnblogs.com/gaiwen/archive/2013/09/24/3337835.html][http_www.cnblogs.com_gaiwen_archive_2013_09_24_3337835.html]

[Center]: /images/20220719/efe98fbc63194760a464e137c2f82005.png
[Center 1]: /images/20220719/eac30b761b16437285ef5f51128d8ca6.png
[Center 2]: /images/20220719/55f8d13a05c349a5ae9f653e319ffca7.png
[http_blog.csdn.net_ykdsg_article_details_6255618]: http://blog.csdn.net/ykdsg/article/details/6255618
[http_www.cnblogs.com_gaiwen_archive_2013_09_24_3337835.html]: http://www.cnblogs.com/gaiwen/archive/2013/09/24/3337835.html