首先，為解釋這個(gè)問(wèn)題，需要的基本知識(shí)如下（如果對(duì)以下概念不太熟悉， 可以先Google下）：

1.JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)，傳送門
2.即時(shí)編譯（JIT），傳送門

逃逸分析

在編譯期間，JIT會(huì)對(duì)代碼做很多優(yōu)化。其中有一部分優(yōu)化的目的就是減少內(nèi)存堆分配壓力，其中一種重要的技術(shù)叫做逃逸分析。

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(guò)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。

逃逸分析的基本行為就是分析對(duì)象動(dòng)態(tài)作用域：當(dāng)一個(gè)對(duì)象在方法中被定義后，它可能被外部方法所引用，例如作為調(diào)用參數(shù)傳遞到其他地方中，稱為方法逃逸。

例如：

public static StringBuffer newStringBuffer(String s1, String s2) {StringBuffer sb = new StringBuffer();sb.append(s1);sb.append(s2);return sb; }

StringBuffer sb是一個(gè)方法內(nèi)部變量，上述代碼中直接將sb返回，這樣這個(gè)StringBuffer有可能被其他方法所改變，這樣它的作用域就不只是在方法內(nèi)部，雖然它是一個(gè)局部變量，稱其逃逸到了方法外部。甚至還有可能被外部線程訪問(wèn)到，譬如賦值給類變量或可以在其他線程中訪問(wèn)的實(shí)例變量，稱為線程逃逸。

上述代碼如果想要StringBuffer sb不逃出方法，可以這樣寫：

public static String newStringBuffer(String s1, String s2) {StringBuffer sb = new StringBuffer();sb.append(s1);sb.append(s2);return sb.toString(); }

不直接返回 StringBuffer，那么StringBuffer將不會(huì)逃逸出方法。

使用逃逸分析，編譯器可以對(duì)代碼做如下優(yōu)化：

一、同步省略：如果一個(gè)對(duì)象被發(fā)現(xiàn)只能從一個(gè)線程被訪問(wèn)到，那么對(duì)于這個(gè)對(duì)象的操作可以不考慮同步。

二、將堆分配轉(zhuǎn)化為棧分配：如果一個(gè)對(duì)象在子程序中被分配，如果指向該對(duì)象的指針永遠(yuǎn)不會(huì)逃逸，對(duì)象可能是棧分配的候選，而不是堆分配。

三、分離對(duì)象或標(biāo)量替換。有的對(duì)象可能不需要作為一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)存在也可以被訪問(wèn)到，那么對(duì)象的部分（或全部）可以不存儲(chǔ)在內(nèi)存，而是存儲(chǔ)在CPU寄存器中。

本文主要來(lái)介紹逃逸分析的第二個(gè)用途：將堆分配轉(zhuǎn)化為棧分配

其實(shí)，以上三種優(yōu)化中，棧上內(nèi)存分配其實(shí)是依靠標(biāo)量替換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于不是本文重點(diǎn)，這里就不展開(kāi)介紹了。如果大家感興趣，我后面專門出一篇文章，全面介紹下逃逸分析。

在Java代碼運(yùn)行時(shí)，通過(guò)JVM參數(shù)可指定是否開(kāi)啟逃逸分析，

-XX:+DoEscapeAnalysis ： 表示開(kāi)啟逃逸分析

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

從jdk 1.7開(kāi)始已經(jīng)默認(rèn)開(kāi)始逃逸分析，如需關(guān)閉，需要指定-XX:-DoEscapeAnalysis

對(duì)象的棧上內(nèi)存分配

我們知道，在一般情況下，對(duì)象和數(shù)組元素的內(nèi)存分配是在堆內(nèi)存上進(jìn)行的。但是隨著JIT編譯器的日漸成熟，很多優(yōu)化使這種分配策略并不絕對(duì)。JIT編譯器就可以在編譯期間根據(jù)逃逸分析的結(jié)果，來(lái)決定是否可以將對(duì)象的內(nèi)存分配從堆轉(zhuǎn)化為棧。

我們來(lái)看以下代碼：

public static void main(String[] args) {long a1 = System.currentTimeMillis();for (int i = 0; i < 1000000; i++) {alloc();}// 查看執(zhí)行時(shí)間long a2 = System.currentTimeMillis();System.out.println("cost " + (a2 - a1) + " ms");// 為了方便查看堆內(nèi)存中對(duì)象個(gè)數(shù)，線程sleeptry {Thread.sleep(100000);} catch (InterruptedException e1) {e1.printStackTrace();} }private static void alloc() {User user = new User(); }static class User {}

其實(shí)代碼內(nèi)容很簡(jiǎn)單，就是使用for循環(huán)，在代碼中創(chuàng)建100萬(wàn)個(gè)User對(duì)象。

我們?cè)赼lloc方法中定義了User對(duì)象，但是并沒(méi)有在方法外部引用他。也就是說(shuō)，這個(gè)對(duì)象并不會(huì)逃逸到alloc外部。經(jīng)過(guò)JIT的逃逸分析之后，就可以對(duì)其內(nèi)存分配進(jìn)行優(yōu)化。

我們指定以下JVM參數(shù)并運(yùn)行：

-Xmx4G -Xms4G -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

在程序打印出 cost XX ms 后，代碼運(yùn)行結(jié)束之前，我們使用[jmap][1]命令，來(lái)查看下當(dāng)前堆內(nèi)存中有多少個(gè)User對(duì)象：

? ~ jps 2809 StackAllocTest 2810 Jps ? ~ jmap -histo 2809num #instances #bytes class name ----------------------------------------------1: 524 87282184 [I2: 1000000 16000000 StackAllocTest$User3: 6806 2093136 [B4: 8006 1320872 [C5: 4188 100512 java.lang.String6: 581 66304 java.lang.Class

從上面的jmap執(zhí)行結(jié)果中我們可以看到，堆中共創(chuàng)建了100萬(wàn)個(gè)StackAllocTest$User實(shí)例。

在關(guān)閉逃避分析的情況下（-XX:-DoEscapeAnalysis），雖然在alloc方法中創(chuàng)建的User對(duì)象并沒(méi)有逃逸到方法外部，但是還是被分配在堆內(nèi)存中。也就說(shuō)，如果沒(méi)有JIT編譯器優(yōu)化，沒(méi)有逃逸分析技術(shù)，正常情況下就應(yīng)該是這樣的。即所有對(duì)象都分配到堆內(nèi)存中。

接下來(lái)，我們開(kāi)啟逃逸分析，再來(lái)執(zhí)行下以上代碼。

-Xmx4G -Xms4G -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

在程序打印出 cost XX ms 后，代碼運(yùn)行結(jié)束之前，我們使用jmap命令，來(lái)查看下當(dāng)前堆內(nèi)存中有多少個(gè)User對(duì)象：

? ~ jps 709 2858 Launcher 2859 StackAllocTest 2860 Jps ? ~ jmap -histo 2859num #instances #bytes class name ----------------------------------------------1: 524 101944280 [I2: 6806 2093136 [B3: 83619 1337904 StackAllocTest$User4: 8006 1320872 [C5: 4188 100512 java.lang.String6: 581 66304 java.lang.Class

從以上打印結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，開(kāi)啟了逃逸分析之后（-XX:+DoEscapeAnalysis），在堆內(nèi)存中只有8萬(wàn)多個(gè)StackAllocTest$User對(duì)象。也就是說(shuō)在經(jīng)過(guò)JIT優(yōu)化之后，堆內(nèi)存中分配的對(duì)象數(shù)量，從100萬(wàn)降到了8萬(wàn)。

除了以上通過(guò)jmap驗(yàn)證對(duì)象個(gè)數(shù)的方法以外，讀者還可以嘗試將堆內(nèi)存調(diào)小，然后執(zhí)行以上代碼，根據(jù)GC的次數(shù)來(lái)分析，也能發(fā)現(xiàn)，開(kāi)啟了逃逸分析之后，在運(yùn)行期間，GC次數(shù)會(huì)明顯減少。正是因?yàn)楹芏喽焉戏峙浔粌?yōu)化成了棧上分配，所以GC次數(shù)有了明顯的減少。

總結(jié)

所以，如果以后再有人問(wèn)你：是不是所有的對(duì)象和數(shù)組都會(huì)在堆內(nèi)存分配空間？

那么你可以告訴他：不一定，隨著JIT編譯器的發(fā)展，在編譯期間，如果JIT經(jīng)過(guò)逃逸分析，發(fā)現(xiàn)有些對(duì)象沒(méi)有逃逸出方法，那么有可能堆內(nèi)存分配會(huì)被優(yōu)化成棧內(nèi)存分配。但是這也并不是絕對(duì)的。就像我們前面看到的一樣，在開(kāi)啟逃逸分析之后，也并不是所有User對(duì)象都沒(méi)有在堆上分配。

轉(zhuǎn)自Hollis

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JVM——逃逸分析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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