JVM的栈上分配

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栈上分配是JVM的一个优化选项。

Java的对象一般都是分配在堆内存中的,而JVM开启了栈上分配后,允许把线程私有的对象(其它线程访问不到的对象)打散分配在栈上。这些分配在栈上的对象在方法调用结束后即自行销毁,不需要JVM触发垃圾回收器来回收,因此提升了JVM的性能。

栈上分配在JDK6u23后默认是开启了的。下面通过代码来验证这一点。

验证

写一段代码:

public class OnStackTest {
    // User类
    public static class User{
        public int id=0;
        public String name="";
    }
    // 创建User类对象
    public static void alloc(){
        User u=new User();
        u.id=5;
        u.name="geym";
    }
    // 程序入口
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        long b=System.currentTimeMillis();
        // 创建大量的对象
        for(int i=0;i<99999999;i++){
            alloc();
        }
        long e=System.currentTimeMillis();
        // 打印执行时间
        System.out.println(e-b);
    }
}
复制代码

JDK6u22环境下执行的结果:

D:\develop\jdk\6u22\bin\java.exe -Xmx5m -Xms5m -XX:+PrintGC geym.zbase.ch2.onstackalloc.OnStackTest
[GC 2048K->288K(5824K), 0.0049399 secs]
[GC 2336K->288K(5824K), 0.0013872 secs]
[GC 2336K->320K(5824K), 0.0026034 secs]
......
[GC 3280K->720K(6080K), 0.0001026 secs]
3304
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上面参数的含义:

-Xmx:指定最大堆内存
-Xms:指定最大堆内存
-XX:+PrintGC:打印GC日志,+号表示启用,-号表示禁用

JDK6u23环境下执行的结果:

D:\develop\jdk\6u23\bin\java.exe -Xmx5m -Xms5m -XX:+PrintGC geym.zbase.ch2.onstackalloc.OnStackTest
70
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从以上两个执行的结果可以看出,JDK6u22默认是没有开启栈上分配的,所以alloc()方法中new出来的User对象,是存放在堆上的。由于指定了最大堆内存只有5m,当堆内存不足就会触发GC。从JDK6u22的GC日志可以看出执行过程频繁触发GC,执行耗时3304,明显比JDK6u23的长。

而JDK6u23的执行过程中没有打印任何GC日志,证明这时候alloc()方法中new出来的User对象,是存放在alloc()方法对应的栈帧上的。当每一次执行alloc()方法,线程会向Java栈压入一个栈帧,new User()创建的对象就存放在这个栈帧上;alloc()方法执行结束,栈帧从Java栈弹出,user对象随栈帧的弹出销毁。

示意图:

相关JVM参数

JDK6u22及之前的版本如果需要使用栈上分配来优化,可以加入以下参数:

java -server -Xmx5m -Xms5m -XX:+PrintGC -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:-UseTLAB -XX:+EliminateAllocations  geym.zbase.ch2.onstackalloc.OnStackTest
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-XX:+DoEscapeAnalysis:开启逃逸分析

-XX:-UseTLAB:禁用TLAB(Thread Local Allocation Buffer)

-XX:+EliminateAllocations:开启标量替换

关于逃逸分析

逃逸分析的作用就是判断一个对象的作用域有没有可能逃出一个Java方法的作用域。请看下面例子演示:

// u对象逃出alloc的作用域,不符合栈上分配的条件
public class OnStackTest {
    private static User u;
    public static void alloc(){
        u=new User();
    }
}
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// u对象没有逃出alloc的作用域,符合栈上分配的条件
public class OnStackTest {
    public static void alloc(){
        User u=new User();
    }
}
复制代码

关于标量替换

启用标量替换后,允许把对象打散分配在栈上。 比如user对象有id和name属性,在启用标量替换后,user对象的id和name属性会视为局部变量分配在栈上

注意:逃逸分析和标量替换是栈上分配的前提,所以,在jvm参数中关闭了二者其中一个选项,栈上分配都不会生效。

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后端
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