JVM 调优篇8 实战案例5- 逃逸分析

一 逃逸分析

1.1 概念

• 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。逃逸分析(Escape Analysis）-优快云博客

1.2 作用

如果经过逃逸分析(Escape Analysis)后发现，一个对象并没有逃逸出方法的话，那么就可能被优化成栈上分配。这样就无需在堆上分配内存，也无须进行垃圾回收了。这也是最常见的堆外存储技术。

1.3 案例

在JDK 6u23版本之后，HotSpot中默认就已经开启了逃逸分析。

public class EscapeAnalysis {

    public EscapeAnalysis obj;

    /*
    方法返回EscapeAnalysis对象，发生逃逸
     */
    public EscapeAnalysis getInstance(){
        return obj == null? 

    new EscapeAnalysis() : obj;
    }
    /*
    为成员属性赋值，发生逃逸
     */
    public void setObj(){
        this.obj = new EscapeAnalysis();
    }

    /*
    对象的作用域仅在当前方法中有效，没有发生逃逸
     */
    public void useEscapeAnalysis(){
        EscapeAnalysis e = new EscapeAnalysis();
    }
    /*
    引用成员变量的值，发生逃逸
     */
    public void useEscapeAnalysis1(){
        EscapeAnalysis e = getInstance();
        
    }
}

二  逃逸分析作用案例

2.1 栈上分配

2.1.1 作用

1.栈上分配，将堆分配转化为栈分配。如果经过逃逸分析后发现，一个对象并没有逃逸出方法的话，那么就可能被优化成栈上分配。这样就无需在堆上分配内存，也无须进行垃圾回收了。可以减少垃圾回收时间和次数。

2.1.2  不使用逃逸分析

1.代码  

不开启逃逸分析参数：-Xmx1G -Xms1G -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

public class StackAllocation {
    public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            alloc();
        }
        // 查看执行时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("花费的时间为： " + (end - start) + " ms");
        // 为了方便查看堆内存中对象个数，线程sleep
        try {
            Thread.sleep(100000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
    }


    private static void alloc() {
        User user = new User();
    }

    static class User {

    }
}

查看结果：

2.1.3  使用逃逸分析

开启逃逸分析参数：-Xmx1G -Xms1G -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

2.2 标量替换

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。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。

　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。

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。

注意：只用打开逃逸分析，-XX:+DoEscapeAnalysis ；-XX:+EliminateAllocations才起作用

案例：

public static void main(String[] args) {
　　　　alloc();
　　}　　
　　private static void alloc() {
　　　　Point point = new Point（1,2）;
　　　　System.out.println("point.x="+point.x+"; point.y="+point.y);
　　}
　　class Point{
　　　　private int x;
　　　　private int y;
       public void  point(int k,int m){
                  this.x=k;
                   this.y=m;
            }
　　}

以上代码中，point对象并没有逃逸出alloc方法，并且point对象是可以拆解成标量的。那么，JIT就会不会直接创建Point对象，而是直接使用两个标量int x ，int y来替代Point对象。

　　以上代码，经过标量替换后，就会变成：

private static void alloc() {
　　　　int x = 1;
　　　　int y = 2;
　　　　System.out.println("point.x="+x+"; point.y="+y);
　　}

Point这个聚合量经过逃逸分析后，发现他并没有逃逸，就被替换成两个标量了。

好处：就是可以大大减少堆内存的占用。因为一旦不需要创建对象了，那么就不再需要分配堆内存了。

标量替换为栈上分配提供了很好的基础。

2.3 锁消除

即时编译器（Just-in-time Compilation，JIT）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。如果同步块所使用的锁对象通过这种分析被证实只能够被一个线程访问，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。这个取消同步的过程就叫同步省略，也叫锁消除。

public void f() {
　　Object hollis = new Object();
　　synchronized(hollis) {
　　　　System.out.println(hollis);
　　}
}

　代码中对hollis这个对象进行加锁，但是hollis对象的生命周期只在f()方法中，并不会被其他线程所访问到，所以在JIT编译阶段就会被优化掉。优化成：

public void f() {
　　Object hollis = new Object();
　　System.out.println(hollis);
}

在使用synchronized的时候，如果JIT经过逃逸分析之后发现并无线程安全问题的话，就会做锁消除。

　　-XX:+EliminateLocks开启锁消除（jdk1.8默认开启，其它版本未测试） 
　　-XX:-EliminateLocks 关闭锁消除 
　　锁消除基于分析逃逸基础之上，开启锁消除必须开启逃逸分析