JVM 技术专题 - 逃逸分析介绍

摘要

Java 中算是新颖而前言的优化技术，从 JDK1.6 才开始引入该技术。

逃逸分析

辅助优化

首先我们要认识到，逃逸分析并不是直接优化的技术，而是作为其他优化的依据。

分析对象动态作用域

方法逃逸

对象在方法中被定义，但却被方法以外的其他代码使用。如传参到其他方法中等可能导致此情况发生。

线程逃逸

一个对象由某个线程在方法中被定义，但却被其他线程访问。如类变量、公用的或有 get、set 方法的实例变量等

逃逸分析过程

数据流敏感的若干复杂分析，以确定程序各分支执行对目标对象影响，耗时较长。

JVM 配置

逃逸分析具体配置项如下：

• 开启逃逸分析（JDK8 中，逃逸分析默认开启。）

-XX:+DoEscapeAnalysis

• 关闭逃逸分析

-XX:-DoEscapeAnalysis

• 逃逸分析结果展示

-XX:+PrintEscapeAnalysis

对象优化

如果对象不会发生前述方法逃逸和线程逃逸情况（即完全不可能被别的方法和线程访问到的对象），JVM 可做以下优化：

栈上分配

• 普通对象在堆中分配，各线程共享。但有 GC 消耗。

• 当确定对象不会发生方法逃逸时，可在线程栈上分配对象。此时对象生命周期和方法相同，随栈帧出栈时即可销毁，不需要 GC 了。

同步消除

线程同步有性能消耗

• 锁消除：当确定对象不会发生线程逃逸时，可消除该对象不必要的同步操作（永不会竞争）。具体来说，JVM 在编译器运行时会扫描代码，当检查到那些不可能存在共享区竞争，但却有互斥同步的代码，直接将这样的多此一举的同步消除

• 锁粗化：JVM 针对那些反复在一段代码中对同一对象加锁的情况，将同步锁放在最外层包住这里面的多次同步锁，同时取消内部的同步锁

JVM 配置

（JDK8 中，同步消除默认开启。）

• -XX:+EliminateLocks

标量替换

标量

标量指无法分解的数据，如 java 中的基本数据类型及引用类型

聚合量

可以分解的，成为聚合量，如对象

如果一个可拆分对象不会发生逃逸，那在程序执行时并不创建他，而是根据情况在线程栈上只创建用到的成员标量

原始对象标量替换后，往往可以只创建所需标量，节约了空间和时间。

此外，JVM 可将这类成员变量放在栈上，乃至移动到高速寄存器中进行读写，大大提升读写效率。

还可以进一步优化。

截止 JDK8，栈上直接分配对象并未实现，而是将对象标量替换后在栈上分配。

JVM 配置

开启标量替换（JDK8 中，逃逸分析默认开启。）

-XX:+EliminateAllocations

查看标量替换详情

-XX:+PrintEliminateAllocations

配置命令

关闭逃逸分析

java -Xmx1G -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetails -cp /Users/chengc/cc/work/projects/javaDemos/src/main/java/ demos.jvm.escape.EscapeDemo

---

elapsed time = 22

$ jmap -histo 18938

num #instances #bytes class name

----------------------------------------------

1: 1000000 24000000 demos.jvm.escape.EscapeDemo$Person

关闭标量分配

java -Xmx1G -XX:-EliminateAllocations -XX:+PrintGCDetails -cp /Users/chengc/cc/work/projects/javaDemos/src/main/java/ demos.jvm.escape.EscapeDemo

逃逸分析和标量替换

java -Xmx1G -XX:+PrintGCDetails -cp /Users/chengc/cc/work/projects/javaDemos/src/main/java/ demos.jvm.escape.EscapeDemo

因为此时，JVM 逃逸分析EscapeDemo只会在escapeTest方法中执行，不会发生方法逃逸和线程逃逸，所以可以对部分聚合量EscapeDemo进行标量替换，将拆分后的标量在栈上分配，减少直接在堆上分配的对象数量。