JVM內(nèi)存逃逸原理是什么

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前提概要

JVM的內(nèi)存分配主要在是運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)(Runtime Data Areas)，而運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)又分為了：方法區(qū)，堆區(qū)，PC寄存器，Java虛擬機(jī)棧(就是棧區(qū)，官方文檔還是叫Java虛擬機(jī)棧)，本地方法區(qū)，內(nèi)存逃逸主要是對(duì)象的動(dòng)態(tài)作用域的改變而引起的，故而內(nèi)存逃逸的分析就是分析對(duì)象的動(dòng)態(tài)作用域。

方法逃逸

什么是方法逃逸呢？舉個(gè)栗子，在一個(gè)方法中定義一個(gè)對(duì)象后(方法內(nèi)局部的)，這個(gè)對(duì)象被外部方法引用，比如作為返回值返回傳遞到其他的地方，當(dāng)這個(gè)方法執(zhí)行結(jié)束要進(jìn)行GC時(shí)，這個(gè)方法中的對(duì)象本應(yīng)該被回收，卻發(fā)現(xiàn)該對(duì)象還是存活狀態(tài)沒(méi)法回收，就稱(chēng)為方法逃逸：

上代碼

public static StringBuffer getStringBuffer(String str1,String str2) {
    StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
    stringBuffer.append(str1);
    stringBuffer.append(str2);
    return stringBuffer;
}

上面的代碼中的stringBuffer雖然是方法內(nèi)的局部變量，因?yàn)閟tringBuffer被當(dāng)作返回值返回，這樣stringBuffer可能被其他的方法所改變，作用域就不僅僅在本方法內(nèi)啦，這樣就是逃逸到了方法外部。對(duì)的，就是越獄了。

怎么樣才能不讓stringBuffer逃出方法呢？那么不直接返回stringBuffer對(duì)象不就可以了嘛！如下面的代碼：

public static StringBuffer getStringBuffer(String str1,String str2) {
    StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
    stringBuffer.append(str1);
    stringBuffer.append(str2);
    return stringBuffer.toString();
}

線(xiàn)程逃逸：上面的例子，直接將對(duì)象返回，該對(duì)象可能被外部線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)，如：賦值給類(lèi)變量等，稱(chēng)為線(xiàn)程逃逸。

總的來(lái)說(shuō)就是一個(gè)對(duì)象的指針被多個(gè)方法或者線(xiàn)程引用時(shí)，我們就稱(chēng)這個(gè)對(duì)象的指針發(fā)生了逃逸。

優(yōu)化：即證明一個(gè)對(duì)象不會(huì)逃逸到方法或線(xiàn)程外。

棧上分配：

在堆空間上進(jìn)行內(nèi)存分配，GC在堆空間上篩選可回收的對(duì)象，回收對(duì)象，整理內(nèi)存都需要浪費(fèi)時(shí)間，若能通過(guò)逃逸分析確定某些對(duì)象是一定不會(huì)逃逸出方法之外的，就可以直接讓這個(gè)對(duì)象在棧上分配內(nèi)存，該對(duì)象隨方法的執(zhí)行結(jié)束棧幀出棧而銷(xiāo)毀，減輕了GC的壓力。

同步消除：

線(xiàn)程同步本身比較耗時(shí)，若確定了一個(gè)變量不會(huì)逃逸出線(xiàn)程，無(wú)法被其他線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)到，那這個(gè)變量的讀寫(xiě)就不會(huì)存在競(jìng)爭(zhēng)，這個(gè)變量的同步措施就可以清除掉。

標(biāo)量替換：

標(biāo)量：Java中的原始數(shù)據(jù)類(lèi)型(int，char，long等)都不能再進(jìn)一步分解，他們就可以稱(chēng)為標(biāo)量。
聚合量：若一個(gè)數(shù)據(jù)可以繼續(xù)分解，那就稱(chēng)之為聚合量，而對(duì)象就是典型的聚合量。

若逃逸分析證明一個(gè)對(duì)象不會(huì)逃逸出方法，不會(huì)被外部訪(fǎng)問(wèn)，并且這個(gè)對(duì)象是可以被分解的，那程序在真正執(zhí)行的時(shí)候可能不創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象，而是直接創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象分解后的標(biāo)量來(lái)代替。這樣就無(wú)需在對(duì)對(duì)象分配空間了，只在棧上為分解出的變量分配內(nèi)存即可。

All in all：

逃逸分析是比較耗時(shí)的，所以性能未必提升很多，因?yàn)槠浜臅r(shí)性，采用的算法都是不那么準(zhǔn)確但是時(shí)間壓力相對(duì)較小的算法來(lái)完成的，這就可能導(dǎo)致效果不穩(wěn)定，要慎用。

由于HotSpot虛擬機(jī)目前的實(shí)現(xiàn)方法導(dǎo)致棧上分配實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，所以HotSpot虛擬機(jī)中暫時(shí)還沒(méi)有這項(xiàng)優(yōu)化。OSR暫時(shí)未在Hotspot上執(zhí)行實(shí)現(xiàn)。

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