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面試問我 Java 逃逸分析,瞬間被秒殺了。。

CastlePeaK / 2289人閱讀

摘要:記得幾年前有一次棧長去面試,問到了這么一個問題中的對象都是在堆中分配嗎說明為什么當時我被問得一臉蒙逼,瞬間被秒殺得體無完膚,當時我壓根就不知道他在考什么知識點,難道對象不是在堆中分配嗎最后就沒然后了,回去等通知了。。

記得幾年前有一次棧長去面試,問到了這么一個問題:

Java中的對象都是在堆中分配嗎?說明為什么!

當時我被問得一臉蒙逼,瞬間被秒殺得體無完膚,當時我壓根就不知道他在考什么知識點,難道對象不是在堆中分配嗎?最后就沒然后了,回去等通知了。。

這個面試題很經典,我最近也分享到了知識星球上面:

回答很精彩,大家可以加入一起搞技術,我現在將答案總結一下給大家。

什么是逃逸分析?

關于 Java 逃逸分析的定義:

逃逸分析(Escape Analysis)簡單來講就是,Java Hotspot 虛擬機可以分析新創建對象的使用范圍,并決定是否在 Java 堆上分配內存的一項技術。

逃逸分析的 JVM 參數如下:

開啟逃逸分析:-XX:+DoEscapeAnalysis

關閉逃逸分析:-XX:-DoEscapeAnalysis

顯示分析結果:-XX:+PrintEscapeAnalysis

逃逸分析技術在 Java SE 6u23+ 開始支持,并默認設置為啟用狀態,可以不用額外加這個參數。

逃逸分析算法

Java Hotspot 編譯器實現下面論文中描述的逃逸算法:

[Choi99] Jong-Deok Choi, Manish Gupta, Mauricio Seffano,
          Vugranam C. Sreedhar, Sam Midkiff,
          "Escape Analysis for Java", Procedings of ACM SIGPLAN
          OOPSLA  Conference, November 1, 1999

根據 Jong-Deok Choi, Manish Gupta, Mauricio Seffano,Vugranam C. Sreedhar, Sam Midkiff 等大牛在論文《Escape Analysis for Java》中描述的算法進行逃逸分析的。

該算法引入了連通圖,用連通圖來構建對象和對象引用之間的可達性關系,并在次基礎上,提出一種組合數據流分析法。

由于算法是上下文相關和流敏感的,并且模擬了對象任意層次的嵌套關系,所以分析精度較高,只是運行時間和內存消耗相對較大。

對象逃逸狀態

我們了解了 Java 中的逃逸分析技術,再來了解下一個對象的逃逸狀態。

1、全局逃逸(GlobalEscape)

即一個對象的作用范圍逃出了當前方法或者當前線程,有以下幾種場景:

對象是一個靜態變量

對象是一個已經發生逃逸的對象

對象作為當前方法的返回值

2、參數逃逸(ArgEscape)

即一個對象被作為方法參數傳遞或者被參數引用,但在調用過程中不會發生全局逃逸,這個狀態是通過被調方法的字節碼確定的。

3、沒有逃逸

即方法中的對象沒有發生逃逸。

逃逸分析優化

針對上面第三點,當一個對象沒有逃逸時,可以得到以下幾個虛擬機的優化。

1) 鎖消除

我們知道線程同步鎖是非常犧牲性能的,當編譯器確定當前對象只有當前線程使用,那么就會移除該對象的同步鎖。

例如,StringBuffer 和 Vector 都是用 synchronized 修飾線程安全的,但大部分情況下,它們都只是在當前線程中用到,這樣編譯器就會優化移除掉這些鎖操作。

鎖消除的 JVM 參數如下:

開啟鎖消除:-XX:+EliminateLocks

關閉鎖消除:-XX:-EliminateLocks

鎖消除在 JDK8 中都是默認開啟的,并且鎖消除都要建立在逃逸分析的基礎上。

2) 標量替換

首先要明白標量和聚合量,基礎類型和對象的引用可以理解為標量,它們不能被進一步分解。而能被進一步分解的量就是聚合量,比如:對象。

對象是聚合量,它又可以被進一步分解成標量,將其成員變量分解為分散的變量,這就叫做標量替換。

這樣,如果一個對象沒有發生逃逸,那壓根就不用創建它,只會在?;蛘呒拇嫫魃蟿摻ㄋ玫降某蓡T標量,節省了內存空間,也提升了應用程序性能。

標量替換的 JVM 參數如下:

開啟標量替換:-XX:+EliminateAllocations

關閉標量替換:-XX:-EliminateAllocations

顯示標量替換詳情:-XX:+PrintEliminateAllocations

標量替換同樣在 JDK8 中都是默認開啟的,并且都要建立在逃逸分析的基礎上。

3) 棧上分配

當對象沒有發生逃逸時,該對象就可以通過標量替換分解成成員標量分配在棧內存中,和方法的生命周期一致,隨著棧幀出棧時銷毀,減少了 GC 壓力,提高了應用程序性能。

總結

逃逸分析講完了,總結了不少時間,我們也應該大概知道逃逸分析是為了優化 JVM 內存和提升程序性能的。

我們知道這點后,在平時開發過程中就要可盡可能的控制變量的作用范圍了,變量范圍越小越好,讓虛擬機盡可能有優化的空間。

簡單舉一個例子吧,如:

return sb;

可以改為:

return sb.toString();

這是一種優化案例,把 StringBuilder 變量控制在了當前方法之內,沒有逃出當前方法作用域。

大家還有沒有別的優化經驗,歡迎分享~

參考資料:

https://docs.oracle.com/javas...

https://blog.csdn.net/rickiye...

https://blog.csdn.net/baichou...

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