概念引入

我們都知道，Java 創(chuàng)建的對象都是被分配到堆內(nèi)存上，但是事實(shí)并不是這么絕對，通過對Java對象分配的過程分析，可以知道有兩個地方會導(dǎo)致Java中創(chuàng)建出來的對象并一定分別在所認(rèn)為的堆上。這兩個點(diǎn)分別是Java中的逃逸分析和TLAB（Thread Local Allocation Buffer）線程私有的緩存區(qū)。

基本概念介紹

逃逸分析，是一種可以有效減少Java程序中同步負(fù)載和內(nèi)存堆分配壓力的跨函數(shù)全局?jǐn)?shù)據(jù)流分析算法。通過逃逸分析，Java Hotspot編譯器能夠分析出一個新的對象的引用的使用范圍從而決定是否要將這個對象分配到堆上。

在計算機(jī)語言編譯器優(yōu)化原理中，逃逸分析是指分析指針動態(tài)范圍的方法，它同編譯器優(yōu)化原理的指針分析和外形分析相關(guān)聯(lián)。當(dāng)變量（或者對象）在方法中分配后，其指針有可能被返回或者被全局引用，這樣就會被其他過程或者線程所引用，這種現(xiàn)象稱作指針（或者引用）的逃逸(Escape)。通俗點(diǎn)講，如果一個對象的指針被多個方法或者線程引用時，那么我們就稱這個對象的指針發(fā)生了逃逸。

Java在Java SE 6u23以及以后的版本中支持并默認(rèn)開啟了逃逸分析的選項(xiàng)。Java的 HotSpot JIT編譯器，能夠在方法重載或者動態(tài)加載代碼的時候?qū)Υa進(jìn)行逃逸分析，同時Java對象在堆上分配和內(nèi)置線程的特點(diǎn)使得逃逸分析成Java的重要功能。

代碼示例

package me.stormma.gc;
/**
 * <p>Created on 2017/4/21.</p>
 *
 * @author stormma
 *
 * @title <p>逃逸分析</p>
 */
public class EscapeAnalysis {
  public static B b;
  /**
   * <p>全局變量賦值發(fā)生指針逃逸</p>
   */
  public void globalVariablePointerEscape() {
    b = new B();
  }
  /**
   * <p>方法返回引用，發(fā)生指針逃逸</p>
   * @return
   */
  public B methodPointerEscape() {
    return new B();
  }
  /**
   * <p>實(shí)例引用發(fā)生指針逃逸</p>
   */
  public void instancePassPointerEscape() {
    methodPointerEscape().printClassName(this);
  }
  class B {
    public void printClassName(EscapeAnalysis clazz) {
      System.out.println(clazz.getClass().getName());
    }
  }
}

逃逸分析研究對于 java 編譯器有什么好處呢？我們知道 java 對象總是在堆中被分配的，因此 java 對象的創(chuàng)建和回收對系統(tǒng)的開銷是很大的。java 語言被批評的一個地方，也是認(rèn)為 java 性能慢的一個原因就是 java不支持棧上分配對象。JDK6里的 Swing內(nèi)存和性能消耗的瓶頸就是由于 GC 來遍歷引用樹并回收內(nèi)存的，如果對象的數(shù)目比較多，將給 GC 帶來較大的壓力，也間接得影響了性能。減少臨時對象在堆內(nèi)分配的數(shù)量，無疑是最有效的優(yōu)化方法。java 中應(yīng)用里普遍存在一種場景，一般是在方法體內(nèi)，聲明了一個局部變量，并且該變量在方法執(zhí)行生命周期內(nèi)未發(fā)生逃逸，按照 JVM內(nèi)存分配機(jī)制，首先會在堆內(nèi)存上創(chuàng)建類的實(shí)例（對象），然后將此對象的引用壓入調(diào)用棧，繼續(xù)執(zhí)行，這是 JVM優(yōu)化前的方式。當(dāng)然，我們可以采用逃逸分析對 JVM 進(jìn)行優(yōu)化。即針對棧的重新分配方式，首先我們需要分析并且找到未逃逸的變量，將該變量類的實(shí)例化內(nèi)存直接在棧里分配，無需進(jìn)入堆，分配完成之后，繼續(xù)調(diào)用棧內(nèi)執(zhí)行，最后線程執(zhí)行結(jié)束，?？臻g被回收，局部變量對象也被回收，通過這種方式的優(yōu)化，與優(yōu)化前的方案主要區(qū)別在于對象的存儲介質(zhì)，優(yōu)化前是在堆中，而優(yōu)化后的是在棧中，從而減少了堆中臨時對象的分配（較耗時），從而優(yōu)化性能。

使用逃逸分析進(jìn)行性能優(yōu)化(-XX:+DoEscapeAnalysis開啟逃逸分析)

public void method() {
  Test test = new Test();
  //處理邏輯
  ......
  test = null;
}

這段代碼，之所以可以在棧上進(jìn)行內(nèi)存分配，是因?yàn)闆]有發(fā)生指針逃逸，即是引用沒有暴露出這個方法體。

棧和堆內(nèi)存分配比較

package me.stormma.gc;
/**
 * <p>Created on 2017/4/21.</p>
 *
 * @author stormma
 * @description: <p>內(nèi)存分配比較</p>
 */
public class EscapeAnalysisTest {
  public static void alloc() {
    byte[] b = new byte[2];
    b[0] = 1;
  }
  public static void main(String[] args) {
    long b = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
      alloc();
    }
    long e = System.currentTimeMillis();
    System.out.println(e - b);
  }
}

JVM 參數(shù)為-server -Xmx10m -Xms10m -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC, 運(yùn)行結(jié)果

JVM 參數(shù)為-server -Xmx10m -Xms10m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC, 運(yùn)行結(jié)果

性能測試

package me.stormma.gc;
/**
 * <p>Created on 2017/4/21.</p>
 *
 * @author stormma
 *
 * @description: <p>利用逃逸分析進(jìn)行性能優(yōu)化</p>
 */
public class EscapeAnalysisTest {
  private static class Foo {
    private int x;
    private static int counter;
    public Foo() {
      x = (++counter);
    }
  }
  public static void main(String[] args) {
    long start = System.nanoTime();
    for (int i = 0; i < 1000 * 1000 * 10; ++i) {
      Foo foo = new Foo();
    }
    long end = System.nanoTime();
    System.out.println("Time cost is " + (end - start));
  }
}

使用逃逸分析優(yōu)化 JVM輸出結(jié)果( -server -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC)

Time cost is 11012345

未使用逃逸分析優(yōu)化 JVM 輸出結(jié)果( -server -Xmx10m -Xms10m -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC)

[GC (Allocation Failure) 33280K->408K(125952K), 0.0010344 secs]
[GC (Allocation Failure) 33688K->424K(125952K), 0.0009799 secs]
[GC (Allocation Failure) 33704K->376K(125952K), 0.0007297 secs]
[GC (Allocation Failure) 33656K->456K(159232K), 0.0014817 secs]
Time cost is 68562263

分析結(jié)果，性能優(yōu)化1/6。

總結(jié)

以上就是本文關(guān)于Java逃逸分析詳解及代碼示例的全部內(nèi)容，希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站：Java實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者問題與讀者寫者問題詳解、java算法實(shí)現(xiàn)紅黑樹完整代碼示例、Java編程接口調(diào)用的作用及代碼分享等，有什么問題可以隨時留言，小編會及時回復(fù)大家的。感謝朋友們對本站的支持。

最新評論