JVM虚拟机学习系列之七（Java虚拟机的堆区篇，逃逸分析）

àì夳堔傛蜴生んèń 2023-10-04 14:51 31阅读 0赞

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[2、JVM虚拟机学习系列之二（Java虚拟机的内部结构、整体框架、类加载子系统、双亲委派机制）][2_JVM_Java]  
[3、JVM拟机学习系列之三（Java虚拟机的运行时数据区：程序计数器+虚拟机栈+局部变量表）][3_JVM_Java]  
[4、JVM虚拟机学习系列之四（Java虚拟机的操作数栈、虚方法与非虚方法、关于invokedynamic指令、关于invokedynamic指令、虚方法表、方法返回地址）][4_JVM_Java_invokedynamic_invokedynamic]  
[5、JVM虚拟机学习系列之五（Java虚拟机的本地方法接口和本地方法栈）][5_JVM_Java]  
[5、JVM虚拟机学习系列之六（Java虚拟机的堆区篇）][5_JVM_Java 1]  
6、JVM虚拟机学习系列之六（Java虚拟机的堆区篇，逃逸分析）

##### 一、逃逸分析概述 #####

1、如何将堆上的对象分配到栈，需要使用逃逸分析手段。  
2、这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算法。  
3、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。  
4、逃逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域:  
➢当一个对象在方法中被定义后，对象只在方法内部使用，则认为没有发生逃逸。  
➢当一个对象在方法中被定义后，它被外部方法所引用，则认为发生逃逸。例如作为调用参数传递到其他地方中。

##### 二、逃逸分析：代码优化，使用逃逸分析，编译器可以对代码做如下优化: #####

1、栈上分配I将堆分配转化为栈分配。如果-一个对象在子程序中被分配，要使指向该对象的指针永远不会逃逸，对象可能是栈分配的候选，而不是堆分配。  
2、同步省略。如果一个对象被发现只能从一个线程被访问到，那么对于这个对象的操作可以不考虑同步。  
3、分离对象或标量替换。有的对象可能不需要作为-一个连续的内存结构存在也可以被访问到，那么对象的部分(或全部)可以不存储在内存，而是存储在CPU寄存器中。

小总结：开发中能使用局部变量的，就不要使用在方法外定义。

##### 三、代码优化之栈上分配 #####

1、JIT编译器在编译期间根据逃逸分析的结果，发现如果一个对象并没有逃逸出方法的话，就可能被优化成栈上分配。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。这样就无须进行垃圾回收了。  
2、常见的栈上分配的场景：在逃逸分析中，已经说明了。分别是给成员变量赋值、方法返回值、实例引用传递。

##### 四、代码优化之同步省略(消除) #####

1、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。  
2、在动态编译同步块的时候，JIT编译器可以借助逃逸分析来判断同步块所使用的锁对象是否只能够被一个线程访问而没有被发布到其他线程。如果没有，那么JIT编译器在编译这个同步块的时候就会取消对这部分代码的同步。这样就能大大提高并发性和性能。这个取消同步的过程就叫同步省略，也叫锁消除。

##### 五、代码优化之标量替换 #####

1、标量(Scalar)是指-一个无法再分解成更小的数据的数据。Java中的原始数据类型就是标量。  
2、相对的，那些还可以分解的数据叫做聚合量(Aggregate)，Java中的对象就是聚合量，因为他可以分解成其他聚合量和标量。  
3、在JIT阶段，如果经过逃逸分析，发现一个对象不会被外界访问的话，那么经过JIT优化，就会把这个对象拆解成若干个其中包含的若干个成员变量来代替。这个过程就是标量替换。

##### 六、标量替换参数设置 #####

参数-XX: +EliminateAllocations:开启了标量替换(默认打开)，允许将对象打散分配在栈上。

##### 七、逃逸分析小结:逃逸分析并不成熟 #####

1、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。

2、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。

3、一个极端的例子， 就是经过逃逸分析之后，发现没有一一个对象是不逃逸的。那这个逃逸分析的过程就白白浪费掉了。

4、虽然这项技术 并不十分成熟，但是它也是即时编译器优化技术中一个十分重要的手段。

5、注意到有一-些观点，认为通过逃逸分析，JVM会在栈上分配那些不会逃逸的对象，这在理论上是可行的，但是取决于JVM设计者的选择。据我所知，Oracle HotspotJVM中并未这么做，这一点在逃逸分析相关的文档里已经说明，所以可以明确所有的对象实例都是创建在堆上。

5、目前很多书籍还是基于JDK 7以前的版本，JDK已经发生了很大变化，intern字符串的缓存和静态变量曾经都被分配在永久代上，而永久代已经被元数据区取代。但是，intern字符串缓存和静态变量并不是被转移到元数据区，而是直接在堆上分配，所以这一点同样符合前面一点的结论:对象实例都是分配在堆上。

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[1_JVM_Java_java]: https://blog.csdn.net/qq_28245087/article/details/115307610?spm=1001.2014.3001.5501
[2_JVM_Java]: https://blog.csdn.net/qq_28245087/article/details/115414867?spm=1001.2014.3001.5501
[3_JVM_Java]: https://blog.csdn.net/qq_28245087/article/details/116640172?spm=1001.2014.3001.5501
[4_JVM_Java_invokedynamic_invokedynamic]: https://blog.csdn.net/qq_28245087/article/details/116738977?spm=1001.2014.3001.5501
[5_JVM_Java]: https://blog.csdn.net/qq_28245087/article/details/117172204?spm=1001.2014.3001.5501
[5_JVM_Java 1]: https://blog.csdn.net/qq_28245087/article/details/117467885
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