開發(fā)者都知道，基本上所有對(duì)象都是在堆上創(chuàng)建。但是，這里還是沒有把話說絕對(duì)哈，指的是基本上所有。昨天一位朋友在聊天中，就說了所有對(duì)象都在堆中創(chuàng)建，然后被朋友一陣的嘲笑。

開始我們的正文，我們今天來聊聊關(guān)于逃逸分析。

逃逸分析（Escape Analysis）是目前Java虛擬機(jī)中比較前沿的優(yōu)化技術(shù)。這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(gè)新的對(duì)象的引用的使用范圍從而決定是否要將這個(gè)對(duì)象分配到堆上。

逃逸分析的基本原理是：分析對(duì)象動(dòng)態(tài)作用域，當(dāng)一個(gè)對(duì)象在方法里面被定義后，它可能被外部方法所引用，例如作為調(diào)用參數(shù)傳遞到其他方法中，這種稱為方法逃逸；甚至還有可能被外部線程訪問到，譬如賦值給可以在其他線程中訪問的實(shí)例變量，這種稱為線程逃逸；從不逃逸、方法逃逸到線程逃逸，稱為對(duì)象由低到高的不同逃逸程度。

開啟逃逸分析，編譯器可以對(duì)代碼進(jìn)行如下優(yōu)化：

1. 同步消除：如果一個(gè)對(duì)象被逃逸分析發(fā)現(xiàn)只能被一個(gè)線程所訪問，那對(duì)于這個(gè)對(duì)象的操作可以不同步。
2. 棧上分配：如果確定一個(gè)對(duì)象不會(huì)逃逸出線程之外，那讓這個(gè)對(duì)象在棧上分配內(nèi)存將會(huì)是一個(gè)很不錯(cuò)的主意，對(duì)象所占用的內(nèi)存空間就可以隨棧幀出棧而銷毀。
3. 標(biāo)量替換：如果一個(gè)對(duì)象被逃逸分析發(fā)現(xiàn)不會(huì)被外部方法訪問，并且這個(gè)對(duì)象可以拆散，那么程序真正執(zhí)行的時(shí)候?qū)⒖赡懿蝗?chuàng)建這個(gè)對(duì)象，而改為直接創(chuàng)建它的若干個(gè)比這個(gè)方法使用的成員變量來代替。將對(duì)象拆分后，可以讓對(duì)象的成員變量在棧上分配和讀寫。

JVM中通過如下參數(shù)可以指定是否開啟逃逸分析：

-XX:+DoEscapeAnalysis ：表示開啟逃逸分析（JDK 1.7之后默認(rèn)開啟）。

-XX:-DoEscapeAnalysis ：表示關(guān)閉逃逸分析。

同步消除

線程同步本身是一個(gè)相對(duì)耗時(shí)的過程，如果逃逸分析能夠確定一個(gè)變量不會(huì)逃逸出線程，無法被其他線程訪問，那么這個(gè)變量的讀寫肯定就不會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)這個(gè)變量實(shí)施的同步措施也就可以安全地消除掉。

如以下代碼：

public void method() {Object o = new Object();synchronized (o) {System.out.println(o);}
}

對(duì)對(duì)象o加鎖，但是對(duì)象o的生命周期與方法method()一樣，所以不會(huì)被其他線程訪問到，不會(huì)發(fā)生線程安全問題，那么在JIT編譯階段會(huì)被優(yōu)化為如下所示：

public void method() {Object o = new Object();System.out.println(o);
}

這也被稱為鎖消除。

棧上分配

在Java虛擬機(jī)中，Java堆上分配創(chuàng)建對(duì)象的內(nèi)存空間幾乎是Java程序員都知道的常識(shí)，Java堆中的對(duì)象對(duì)于各個(gè)線程都是共享和可見的，只要持有這個(gè)對(duì)象的引用，就可以訪問到堆中存儲(chǔ)的對(duì)象數(shù)據(jù)。虛擬機(jī)的垃圾收集子系統(tǒng)會(huì)回收堆中不再使用的對(duì)象，但回收動(dòng)作無論是標(biāo)記篩選出可回收對(duì)象，還是回收和整理內(nèi)存，都需要耗費(fèi)大量資源。但是，存在一種特殊情況，如果逃逸分析確認(rèn)對(duì)象不會(huì)逃逸出線程之外，那么就可能被優(yōu)化成棧上分配。這樣就無需在堆上分配內(nèi)存，也無須進(jìn)行垃圾回收了。

如以下代碼：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {for (int i = 0; i < 1000000; i++) {alloc();}Thread.sleep(100000);
}private static void alloc() {User user = new User();
}

代碼很簡(jiǎn)單，就是循環(huán)創(chuàng)建100萬次，使用alloc()方法創(chuàng)建100萬個(gè)User對(duì)象。這里的alloc()方法中定義了User對(duì)象并沒有被其他方法引用，所以符合棧上分配的要求。

JVM參數(shù)如下：

-Xmx2G -Xms2G -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 

啟動(dòng)程序，通過jmap工具查看實(shí)例數(shù)：

jmap -histo pidnum     #instances         #bytes  class name
----------------------------------------------
1:          3771        2198552  [B
2:         10617        1722664  [C
3:        104057        1664912  com.miracle.current.lock.StackAllocationTest$User

我們可以看到程序總共創(chuàng)建了104057個(gè)User對(duì)象，遠(yuǎn)小于100萬。我們可以關(guān)閉逃逸分析再來看下：

-Xmx2G -Xms2G -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 

啟動(dòng)程序，通過jmap工具查看實(shí)例數(shù)：

jmap -histo 42928num     #instances         #bytes  class name
----------------------------------------------1:           628       22299176  [I2:       1000000       16000000  com.miracle.current.lock.StackAllocationTest$User

可以看到，關(guān)閉逃逸分析后總共創(chuàng)建了100萬個(gè)User對(duì)象。對(duì)比來看，棧上分配對(duì)堆內(nèi)存消耗，GC都有著重要的作用。

標(biāo)量替換

若一個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)無法再分解成更小的數(shù)據(jù)來表示了，Java虛擬機(jī)中的原始數(shù)據(jù)類型（int 、long 等數(shù)值類型及reference類型等）都不能再進(jìn)一步分解了，那么這些數(shù)據(jù)就可以被稱為標(biāo)量。相對(duì)的，如果一個(gè)數(shù)據(jù)可以繼續(xù)分解，那它就被稱為聚合量（Aggregate），Java中的對(duì)象就是典型的聚合量。

假如逃逸分析能夠證明一個(gè)對(duì)象不會(huì)被方法外部訪問，并且這個(gè)對(duì)象可以被拆散，那么程序真正執(zhí)行的時(shí)候?qū)⒖赡懿蝗?chuàng)建這個(gè)對(duì)象，而改為直接創(chuàng)建它的若干個(gè)被這個(gè)方法使用的成員變量來代替。

有如下代碼：

public static void main(String[] args) {method();
}private static void method() {User user = new User(25);System.out.println(user.age);
}private static class User {private int age;public User(int age) {this.age = age;}
}

在method()方法中創(chuàng)建User對(duì)象，指定age為25，這里User不會(huì)被其他方法引用，也就是說它不會(huì)逃逸出方法，并且User是可以拆解為標(biāo)量的。所以alloc()代碼會(huì)優(yōu)化為如下：

private static void alloc() {int age = 25;System.out.println(age);
}

總結(jié)

盡管目前逃逸分析技術(shù)仍在發(fā)展之中，未完全成熟，但它是即時(shí)編譯器優(yōu)化技術(shù)的一個(gè)重要前進(jìn)方向，在日后的Java虛擬機(jī)中，逃逸分析技術(shù)肯定會(huì)支撐起一系列更實(shí)用、有效的優(yōu)化技術(shù)。