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,它可能被外部方法所引用,称为方法逃逸。甚至还有可能被外部线程访问到,譬如赋值给类变量或可以在其他线程中访问的实例变量,称为线程逃逸。

方法逃逸的几种方式如下:

public class EscapeTest {
    public static Object obj;
    public void globalVariableEscape() {  // 给全局变量赋值,发生逃逸
        obj = new Object();
    }
    public Object methodEscape() {  // 方法返回值,发生逃逸
        return new Object();
    }
    public void instanceEscape() {  // 实例引用发生逃逸
        test(this);
    }
}

栈上分配
栈上分配就是把方法中的变量和对象分配到栈上,方法执行完后自动销毁,而不需要垃圾回收的介入,从而提高系统性能。

同步消除
线程同步本身比较耗,如果确定一个对象不会逃逸出线程,无法被其它线程访问到,那该对象的读写就不会存在竞争,对这个变量的同步措施就可以消除掉。单线程中是没有锁竞争。(锁和锁块内的对象不会逃逸出线程就可以把这个同步块取消)

标量替换
Java虚拟机中的原始数据类型(int,long等数值类型以及reference类型等)都不能再进一步分解,它们就可以称为标量。相对的,如果一个数据可以继续分解,那它称为聚合量,Java中最典型的聚合量是对象。如果逃逸分析证明一个对象不会被外部访问,并且这个对象是可分解的,那程序真正执行的时候将可能不创建这个对象,而改为直接创建它的若干个被这个方法使用到的成员变量来代替。拆散后的变量便可以被单独分析与优化,
可以各自分别在栈帧或寄存器上分配空间,原本的对象就无需整体分配空间了。

栈上分配深入分析
public class OnStackTest {
    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);
    }
}

-XX:+DoEscapeAnalysis开启逃逸分析(jdk1.8默认开启,其它版本未测试)
-XX:-DoEscapeAnalysis 关闭逃逸分析

开启逃逸分析,执行的时间为4毫秒。如下图:


关闭逃逸分析,执行的时间为618毫秒,并且伴随的大量的GC日志信息。如下图:


**通过上面开启和关闭逃逸分析:
开启逃逸分析,对象没有分配在堆上,没有进行GC,而是把对象分配在栈上。
关闭逃逸分析,对象全部分配在堆上,当堆中对象存满后,进行多次GC,导致执行时间大大延长。堆上分配比栈上分配慢上百倍。**

即时编译器(Just-in-time Compilation,JIT)
1、使用client编译器时,默认执行为1500次才认为是热代码;
2、使用server编译器时,默认执行为10000次才认为是热代码;
上面的例子开启逃逸分析后,并不是所有的对象都直接在栈上分配,而是通过JIT分析此代码是热代码,才进行异步编译成本地机器码,并通过逃逸分析,把对象分配到栈上。(如果是server编译器:在前10000次循环和编译成本地机器码这段时间,对象都会在堆中分配对象,编译成本地机器码后才会在栈上分配)

-XX:+EliminateAllocations开启标量替换(jdk1.8默认开启,其它版本未测试)
-XX:-EliminateAllocations 关闭标量替换
标量替换基于分析逃逸基础之上,开启标量替换必须开启逃逸分析

关闭标量替换

这次我们打开逃逸分析,并且把标量替换功能关闭,我们发现对象又分配到堆里面了,并执行了多次GC。由此可以看出java中没有实现真正意义上的栈上分配,而是通过标量替换来实现栈上分配的。

锁消除深入分析
把上面的OnStackTest代码稍微修改了下,加了一个同步块。默认数组长度大于64的是不会在栈上分配的,我们都以堆上分配为例来测试锁消除带来的影响。

public class OnStackTest {
    public static void alloc(){
        byte[] b=new byte[65];
        synchronized (b) {  //同步代码块
            b[0]=1;
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        long b=System.currentTimeMillis();
        for(int i=0;i<100000000;i++){
            alloc();
        }
        long e=System.currentTimeMillis();
        System.out.println(e-b);
    }
}

-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

开启锁消除

关闭锁消除


开启锁消除执行的时间为1807毫秒
关闭锁消除执行的时间为3801毫秒
通过开启和关闭锁消除我们可以看到性能最少提升1倍以上。


发布评论
IT序号网

微信公众号号:IT虾米 (左侧二维码扫一扫)欢迎添加!

VM options知识解答
你是第一个吃螃蟹的人
发表评论

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。