从一段简单的java代码来看什么是JVM逃逸以及逃逸分析?

JAVA herman 625浏览 0评论
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JVM 逃逸估计很多人都没听说过,但是我相信每个人都写过 JVM 逃逸代码!最近我在看书时,作者提到了 JVM 逃逸,于是我就想搞清楚到底什么是 JVM 逃逸,便查阅了相关资料,分享了本文!

什么是 JVM 逃逸?

我们先不看概念,我们先来看一段代码,如下:

public class Xttblog{
	public StringBuilder escapeXttblog(System a, System b) {
		StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
		stringBuilder.append(a);
		stringBuilder.append(b);
		return stringBuilder;
	}
}

首先,我告诉你,这段代码发送了逃逸!为什么?切看我来分析!

我们都知道 Java 中的对象默认是分配到堆上的,垃圾回收机制也会回收堆中不再使用的对象。但在此之前需要筛选可回收的对象,因此会造成,回收对象还有整理内存,都比较耗时间,开销也是非常之大。而这也是 Java 语言最被疯狂吐槽的一地方。实际上呢,就是Java 不支持栈上分配对象。

像上面的这个函数被返回的 StringBuilder 对象本是方法的一个内部变量,而此时将它直接返回,这样 StringBuilder 就有可能被其他地方的方法或变量改变,这样它的作用域就不只是 escapeXttblog 方法了,虽然它是一个局部变量,但其发生了“逃逸事故”。

JVM 逃逸分析

JVM 逃逸分析

既然有 JVM 逃逸事件发生,那么我们就应该有机制分析哪些代码可能会发生“逃逸事故”。于是一门新的学问就诞生了,这就是 JVM 逃逸分析。

逃逸分析(Escape Analysis),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。 逃逸分析算是目前Java虚拟机中比较前沿的优化技术了,但至于适不适合,需要据实际情况而定了。

逃逸分析是指分析指针动态范围的方法,它同编译器优化原理的指针分析和外形分析相关联。当变量(或者对象)在方法中分配后,其指针有可能被返回或者被全局引用,这样就会被其他方法或者线程所引用,这种现象称作指针(或者引用)的逃逸(Escape)。通俗点讲,如果一个对象的指针被多个方法或者线程引用时,那么我们就称这个对象的指针发生了逃逸

如何避免 JVM 逃逸?

像上面的“逃逸事故”,我们想要避免,只需要改一下 escapeXttblog 方法的返回值即可。

public String escapeXttblog(System a, System b) {
	//业余草:www.xttblog.com
    StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
    stringBuilder.append(a);
    stringBuilder.append(b);
    return stringBuilder.toString();
}

将返回的 StringBuilder,改为 String 后 StringBuilder 没有从方法中脱离,将不会发生逃逸。

常见的三种 JVM 逃逸代码

结合上面的例子和概念,我整理了 3 种常见的逃逸代码,具体如下:

class A {
    public static B b;  
	// 业余草:www.xttblog.com
    public void globalVariablePointerEscape() { // 给全局变量赋值,发生逃逸
        b = new B();
    }  
 
    public B methodPointerEscape() { // 方法返回值,发生逃逸
        return new B();
    }  
 
    public void instancePassPointerEscape() {
        methodPointerEscape().printClassName(this); // 实例引用传递,发生逃逸
    }
}  
 
class B {
    public void printClassName(A a) {
        System.out.println(a.class.getName());
    }
}

发生逃逸的根本原因是因为 Java 本身的限制(对象只能分配到堆中)。为了减少临时对象在堆内分配的数量,我会在一个方法体内定义一个局部变量,并且该变量在方法执行过程中未发生逃逸,按照JVM调优机制,首先会在堆内存创建类的实例,然后将此对象的引用压入调用栈,继续执行,这是JVM优化前的方式。然后,我采用逃逸分析对JVM进行优化。即针对栈的重新分配方式,首先找出未逃逸的变量,将该变量直接存到栈里,无需进入堆,分配完成后,继续调用栈内执行,最后线程执行结束,栈空间被回收,局部变量也被回收了。如此操作,是优化前在堆中,优化后在栈中,从而减少了堆中对象的分配和销毁,从而优化性能。

但是逃逸分析会有时间消耗,所以性能不一定会有提升,并且由于逃逸分析比较耗时,目前的实现都是采用不那么准确但是时间压力相对较小的算法来完成逃逸分析,这就有可能导致效果不稳定,所以,要根据实际情况,酌情处理。

一项技术的好坏,不是凭嘴说说,适合自己的才是最好的。

最后,本文聊的很浅,有兴趣的网友可以网上查阅更多资料。或者也可以看一些书,例如:《深入理解计算机系统》、《编译原理》等。

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