逃逸分析和标量替换技术，你明白了吗

文章目录

• • 逃逸分析
  • 怎么做逃逸分析后的优化?
  • • 什么是线程分配缓冲TLAB?
    • 什么是标量替换?
  • 实战
  • • 开始逃逸分析(默认开启的)
    • 关闭逃逸分析-XX:-DoEscapeAnalysis

逃逸分析

逃逸分析是目前JVM中比较前沿的优化技术，它不是直接的优化手段而是为其他优化手段提供依据的分析技术 逃逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域。
逃逸分析是一种分析技术，分析对象的动态作用域，供其他优化措施提供依据。比如分析一个对象不会逃逸到方法之外或线程之外，其它优化措施（栈上分配，标量替换等）根据逃逸程度进行优化。

小编吐槽: 逃逸分析只是分析，不干事，jvm根据逃逸分析后的结果，决定采取什么方式对我们的代码进行优化。
如果分析后得到的结果是： 对象没有逃逸，大白话就是 方法中的 对象没有 传递到方法之外。jvm可以我们进行优化了。

public class EscapeAnalysis {
  public Person p;
  /**
   * 发生逃逸，对象被返回到方法作用域以外，被方法外部，线程外部都可以访问
   */
  public void escape(){
    p = new Person(26, "TomCoding escape");
  }

  /**
   * 不会逃逸，对象在方法内部
   */
  public String noEscape(){
    Person person = new Person(26, "TomCoding noEscape");
    return person.name;
  }
}

static class Person {
  public int age;
  public String name;
  
  ... // 省略构造方法
}

怎么做逃逸分析后的优化?

jvm自动会为我们做逃逸分析优化，它这么厉害，做了哪些优化呢？
其实，hotspot虚拟机为我们默认开启了三组jvm参数。分别是：
-XX:+DoEscapeAnalysis：启用逃逸分析(默认打开)
-XX:+EliminateAllocations：标量替换(默认打开)
-XX:+UseTLAB 本地线程分配缓冲(默认打开)

小编吐槽，只要不手残，jvm就可以为我们做逃逸分析后的优化。

什么是线程分配缓冲TLAB?

TLAB的目的是在为新对象分配内存空间时，让每个Java应用线程能在使用自己专属的分配指针来分配空间（Eden区，默认Eden的1%），减少同步开销。

即每个线程在Java堆中预先分配一小块私有内存，也就是本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer,TLAB），如果设置了虚拟机参数 -XX:+UseTLAB，在线程初始化时，同时也会申请一块指定大小的内存，只给当前线程使用，这样每个线程都单独拥有一个Buffer，如果需要分配内存，就在自己的Buffer上分配，这样就不存在竞争的情况，可以大大提升分配效率，当Buffer容量不够的时候，再重新从Eden区域申请一块继续使用。

TLAB只是让每个线程有私有的分配指针，但底下存对象的内存空间还是给所有线程访问的（类似于堆），只是其它线程无法在这个区域分配而已。当一个TLAB用满（分配指针top撞上分配极限end了），就新申请一个TLAB。

小编吐槽: 这种方式是在在堆中给每个线程分配一个内存。每个线程 *** 作单独的区域，用了再分配新的区域，这里也得用到同步方案。不过这种方式是提前分配缓冲池，至于不够的时候申请新的内存才加锁，减少了锁的次数，优化了每次都要加锁的性能问题。

这篇文章写了TLAB是多线程环境下 栈分配内存的一种优化方式。
推荐下:逃逸分析与tlab

什么是标量替换?

标量可以理解成一种不可分解的变量，如java内部的基本数据类型、引用类型等。
与之对应的聚合量是可以被拆解的，如对象。
当通过逃逸分析一个对象只会作用于方法内部，虚拟机可以通过使用标量替换来进行优化。
比如上述noEscape()方法中person对象只会在方法内部，通过标量替换技术得到如下伪码：

/**
 * 不会逃逸，对象在方法内部
 */
public String noEscape(){
  int age = 26;
  String name = "TomCoding noEscape";
  return name;
}

完整的测试例子推荐这个文章
https://www.jb51.net/article/196801.htm

实战

我们可以手动关闭和开始逃逸分析.

开始逃逸分析(默认开启的)

public class StackAlloc {

	public static class User{
		public int id = 0;
		public String name = "";
	}


	public static void alloc() {
		User u = new User();  //Object  在堆上分配的() ,有逃逸分析的技术 ，在栈中分配的
		u.id = 5;
		u.name = "Jack Ma";
	}

	public static void main(String[] args) {

		long b = System.currentTimeMillis(); //开始时间
		for(int i=0;i<100000000;i++) {//一个方法运行1亿次（）
			alloc();
		}
		long e = System.currentTimeMillis(); //结束时间
		System.out.println(e-b);//打印运行时间：毫秒
	}

}

来看下我们的方法运行效果:
因为默认开启了上面的3组命令 只开启如下命令:-XX:+PrintGC

我们先运行看看:

我们运行了一亿次方法(分配对象): 用时6毫秒

关闭逃逸分析-XX:-DoEscapeAnalysis

运行结果:

小编吐槽，为啥开启逃逸分析后，分析到没有逃逸就没有发生gc呢？
由于栈的结构原因，当栈进行出栈 *** 作的时候，就会将这一部分内存回收。如果在方法调用中，频繁出现内存分配，在方法结束时候对象即可以销毁，这时候考虑可以在栈上分配内存，减少堆内存的回收压力。
在栈上进行内存分配，需要知道这部分内存不会在外部进行访问（-XX:+DoEscapeAnalysis）同时对于其中的对象进行分解，使用标量进行替换（-XX:+EliminateAllocations）。

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