逃逸分析(Escape Analysis）详解

概念说明

　　　　逃逸分析，是一种可以有效减少Java 程序中同步负载和内存堆分配压力的跨函数全局数据流分析算法。通过逃逸分析，Java Hotspot编译器能够分析出一个新的对象的引用的使用范围从而决定是否要将这个对象分配到堆上。逃逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域。

逃逸类型

　　方法逃逸(对象逃出当前方法)

　　　　　　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。

　　线程逃逸((对象逃出当前线程)

　　　　　　这个对象甚至可能被其它线程访问到，例如赋值给类变量或可以在其它线程中访问的实例变量。

使用逃逸分析

　　编译器可以对代码做如下优化：

1. 1. 同步省略或锁消除(Synchronization Elimination)。如果一个对象被发现只能从一个线程被访问到，那么对于这个对象的操作可以不考虑同步。
   2. 将堆分配转化为栈分配(Stack Allocation)。如果一个对象在子程序中被分配，要使指向该对象的指针永远不会逃逸，对象可能是栈分配的候选，而不是堆分配。
   3. 分离对象或标量替换(Scalar Replacement)。有的对象可能不需要作为一个连续的内存结构存在也可以被访问到，那么对象的部分（或全部）可以不存储在内存，而是存储在CPU寄存器中。

　　jdk6才开始引入该技术，jdk7开始默认开启逃逸分析。在Java代码运行时，可以通过JVM参数指 定是否开启逃逸分析：

‐XX:+DoEscapeAnalysis //表示开启逃逸分析 (jdk1.8默认开启）
‐XX:‐DoEscapeAnalysis //表示关闭逃逸分析。
‐XX:+EliminateAllocations //开启标量替换(默认打开)
‐XX:+EliminateLocks //开启锁消除(jdk1.8默认开启）

　　验证理论：

　　　　验证代码展示

/**
 * 进行两种测试
 * 关闭逃逸分析，同时调大堆空间，避免堆内GC的发生，如果有GC信息将会被打印出来
 * VM运行参数：-Xmx4G -Xms4G -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 *
 * 开启逃逸分析  jdk8默认开启
 * VM运行参数：-Xmx4G -Xms4G -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 *
 * 执行main方法后
 * jps 查看进程
 * jmap -histo 进程ID
 *
 */
@Slf4j
public class EscapeTest {

    public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 500000; i++) {
            alloc();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        log.info("执行时间：" + (end - start) + " ms");
        try {
            Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
        } catch (InterruptedException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
    }


    /**
     * JIT编译时会对代码进行逃逸分析
     * 并不是所有对象存放在堆区，有的一部分存在线程栈空间
     * Ponit没有逃逸
     */
    private static String alloc() {
        Point point = new Point();
        return point.toString();
    }

    /**
     *同步省略（锁消除）  JIT编译阶段优化，JIT经过逃逸分析之后发现无线程安全问题，就会做锁消除
     */
    public void append(String str1, String str2) {
        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
        stringBuffer.append(str1).append(str2);
    }

    /**
     * 标量替换
     *
     */
    private static void test2() {
        Point point = new Point(1,2);
        System.out.println("point.x="+point.getX()+"; point.y="+point.getY());

//        int x=1;
//        int y=2;
//        System.out.println("point.x="+x+"; point.y="+y);
    }


}

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
class Point{
    private int x;
    private int y;
}