JVM內(nèi)存增強(qiáng)之逃逸分析
概念
逃逸分析一種數(shù)據(jù)分析算法,基于此算法可以有效減少 Java 對(duì)象在堆內(nèi)存中的分配。 Hotspot 虛擬機(jī)的編譯器能夠分析出一個(gè)新對(duì)象的引用范圍,然后決定是否要將這個(gè)對(duì)象分配到堆上.
當(dāng)一個(gè)對(duì)象在方法中被定義后,對(duì)象只在方法內(nèi)部使用,則認(rèn)為沒有發(fā)生逃逸。
當(dāng)一個(gè)對(duì)象在方法中被定義后,它被外部方法所引用,則認(rèn)為發(fā)生逃逸。
//對(duì)象發(fā)生了逃逸,不會(huì)在棧上分配,有可能導(dǎo)致GC STW public StringBuffer append(String s1, String s2) { StringBuffer sb = new StringBuffer(); sb.append(s1); sb.append(s2); return sb; } //對(duì)象未發(fā)生逃逸 public String append(String s1, String s2) { StringBuffer sb = new StringBuffer(); sb.append(s1); sb.append(s2); return sb.toString(); }
建議:開發(fā)中能在方法內(nèi)部應(yīng)用對(duì)象的,就盡量控制在內(nèi)部
逃逸分析參數(shù)設(shè)計(jì)
在 JDK 1.7 版本之后, HotSpot 中默認(rèn)就已經(jīng)開啟了逃逸分析,如果使用的是較早的
版本,開發(fā)人員則可以通過:
? 選項(xiàng)“ -XX:+DoEscapeAnalysis" 顯式開啟逃逸分析。
? 通過選項(xiàng)“ -XX:+PrintEscapeAnalysis" 查看逃逸分析的篩選結(jié)果。
使用逃逸分析
編譯器可以對(duì)代碼做如下優(yōu)化
1.棧上分配:將堆分配轉(zhuǎn)化為棧分配。如果一個(gè)對(duì)象在方法內(nèi)創(chuàng)建,要使指向該對(duì)象的引用不會(huì)發(fā)生逃逸,對(duì)象可能是棧上分配的候選
/** * 棧上分配測(cè)試(-XX:+DoEscapeAnalysis) * -Xmx128m -Xms128m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC */ public class ObjectStackAllocationTests { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { long start = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < 10000000; i++) { alloc(); } long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("花費(fèi)的時(shí)間為: " + (end - start) + " ms"); // 為了方便查看堆內(nèi)存中對(duì)象個(gè)數(shù),線程 sleep TimeUnit.MINUTES.sleep(5); } private static void alloc() { byte[] data = new byte[10];//未發(fā)生逃逸 } }
2.同步鎖消除:
我們知道線程同步是靠犧牲性能來保證數(shù)據(jù)的正確性,這個(gè)過程的代價(jià)會(huì)非常高。程序 的并發(fā)行和性能都會(huì)降低。JVM 的 JIT 編譯器可以借助逃逸分析來判斷同步塊所使用的鎖對(duì)象是否只能夠被一個(gè)線程應(yīng)用?假如是,那么 JIT 編譯器在編譯這個(gè)同步塊的時(shí)候就會(huì)取消對(duì)這部分代碼上加的鎖。這個(gè)取消同步的過程就叫同步省略,也叫鎖消除
public class SynchronizedLockTest { public void lock() { Object obj= new Object(); synchronized(obj) { System.out.println(obj); } }
3.標(biāo)量替換分析
所謂的標(biāo)量(scalar)一般指的是一個(gè)無法再分解成更小數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。例如,Java 中 的原始數(shù)據(jù)類型就是標(biāo)量。相對(duì)的,那些還可以分解的數(shù)據(jù)叫做聚合量(Aggregate),Java 中的對(duì)象就是聚合量,因?yàn)樗梢苑纸獬善渌酆狭亢蜆?biāo)量。在 JIT 階段,如果經(jīng)過逃逸分析,發(fā)現(xiàn)一個(gè)對(duì)象不會(huì)被外界訪問的話,那么經(jīng)過 JIT 優(yōu)化,就會(huì)把這個(gè)對(duì)象分解成若干個(gè)變量來代替。這個(gè)過程就是標(biāo)量替換。
public class ObjectScalarReplaceTests { public static void main(String args[]) { long start = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < 10000000; i++) { alloc(); } long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("花費(fèi)的時(shí)間為: " + (end - start) + " ms"); } private static void alloc() { Point point = new Point(1,2); } static class Point { private int x; private int y; public Point(int x,int y){ this.x=x; this.y=y; } } //對(duì)于上面代碼,假如開啟了標(biāo)量替換,那么 alloc 方法的內(nèi)容就會(huì)變?yōu)槿缦滦问? private static void alloc() { int x=10; int y=20; }
alloc 方法內(nèi)部的 Point 對(duì)象是一個(gè)聚合量,這個(gè)聚合量經(jīng)過逃逸分析后,發(fā)現(xiàn)他并沒有逃逸,就被替換成兩個(gè)標(biāo)量了。那么標(biāo)量替換有什么好處呢?可以大大減少堆內(nèi)存的占用。因?yàn)橐坏┎恍枰獎(jiǎng)?chuàng)建對(duì)象了,那么就不再需要分配堆內(nèi)存了。標(biāo)量替換為棧上分配 提供了很好的基礎(chǔ)。
FAQ
1.什么是逃逸分析?
可以有效減少 Java 對(duì)象在堆內(nèi)存中的分配壓力和同步負(fù)載的算法
2.逃逸分析有什么優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)?
逃逸分析是需要消耗一定的性能去執(zhí)行分析的,所以說如果方法中的對(duì)象全都是處于逃逸狀態(tài),那么就沒有起到優(yōu)化的作用,從而就白白損失了這部分的性能消耗
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