理解逃逸分析

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一. 逃逸分析是什么

1.1 JIT技术

Java代码运行需要两次编译:

  • 第一次将.java编译成.class;
  • 第二次JVM 通过解释字节码将其翻译成对应的机器指令。

很显然,经过解释执行,其执行速度必然会比可执行的二进制字节码程序慢很多。为了解决这种效率问题,引入了 JIT(即时编译) 技术。

当JVM发现某个方法或代码块运行特别频繁的时候,就会认为这是“热点代码”(Hot Spot Code)。然后JIT会把部分“热点代码”翻译成本地机器相关的机器码,并进行优化,然后再把翻译后的机器码缓存起来,以备下次使用。

1.2 逃逸分析

逃逸分析是JIT优化的一种手段,通过判断对象是否逃逸进一步评估其作用域,进而判断能否忽略一些安全限制,达到提升JVM性能的作用。

如何理解“逃逸”: 当一个对象在方法中被定义后,它可能被外部方法所引用,例如作为调用参数传递到其他地方中,称为方法逃逸。

二. 逃逸分析带来什么

2.1 同步省略

如果同步块所使用的锁对象只能够被一个线程访问而没有被发布到其他线程。那么这个锁其实相当于没有作用,编译时可以取消同步锁。

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

代码中虽然对hollis这个对象进行加锁,但是hollis对象的生命周期只在test()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); 
}

2.2 堆分配转为栈分配

如果一个对象在程序中被分配,并且指向该对象的指针永远不会逃逸,对象可能是会在栈上分配,而不是堆分配。这样访问更迅速,且无须进行垃圾回收。

2.3 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。

public static void main(String[] args) {
   alloc();
}

private static void alloc() {
   Point point = new Point1,2);
   System.out.println("point.x="+point.x+"; point.y="+point.y);
}
class Point{
    private int x;
    private int y;
}

标量替换后优化成:

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

三. 开启逃逸分析

3.1 开启逃逸分析

在Java代码运行时,通过JVM参数可指定是否开启逃逸分析,

-XX:+DoEscapeAnalysis : 表示开启逃逸分析

-XX:-DoEscapeAnalysis : 表示关闭逃逸分析

从jdk 1.7开始已经默认开始逃逸分析,如需关闭,需要指定-XX:-DoEscapeAnalysis

3.2 逃逸分析优化一定提高性能吗

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。

一个极端的例子,就是经过逃逸分析之后,发现没有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。