逃逸分析

逃逸分析

在编程语言的编译优化原理中，分析指针动态范围的方法称之为逃逸分析。通俗来讲，当一个对象的指针被多个方法或线程引用时，我们称这个指针发生了逃逸。

常见的逃逸场景：全局变量赋值、方法返回值、实例引用传递

public class A {

    public static B b;
    
    //给全局变量赋值，发生逃逸
    public void globalVariablePointerEscape(){
        b = new B();
    }

    //方法返回值，发生逃逸
    public B methodPointerEscape(){
        return new B();
    }

    //实例引用传递，发生逃逸
    public void instancePassPointerEscape(){
        methodPointerEscape().printClassName(this);
    }

}

public class B {

    public void printClassName(A a){
        System.out.println(a.getClass().getName());
    }

}

逃逸分析原理

我们知道Java对象是在堆里分配的，在调用栈中，只保存了对象的指针。当对象不再使用后，需要依靠GC来遍历引用树并回收内存，如果对象数量较多，将给GC带来较大压力。因此，减少临时对象在堆内存分配的数量是最有效的优化方法。

场景应用一：栈上分配

其实，在java应用里普遍存在一种场景。一般是在方法体内，声明了一个局部变量，且该变量在方法执行生命周期内未发生逃逸（在方法体内，未将引用暴露给外面）。按照JVM内存分配机制，首先会在堆里创建变量类的实例，然后将返回的对象指针压入调用栈，继续执行。这是优化前，JVM的处理方式。

• 逃逸分析优化 - 栈上分配

分析找到未逃逸的变量，将变量类的实例化内存直接在栈里分配(无需进入堆)，分配完成后，继续在调用栈内执行，最后线程结束，栈空间被回收，局部变量对象也被回收。对比可以看出，主要区别在栈空间直接作为临时对象的存储介质。从而减少了临时对象在堆内的分配数量。

应用场景二：同步消除

在即使编译器时，如果发现不可能被共享的对象，则可以消除这些对象的锁操作。

也许你会觉得奇怪，既然有些对象不可能被多线程访问，那为什么要加锁呢？写代码时直接不加锁不就好了。但是有时，这些锁并不是程序员所写的，有的是JDK实现中就有锁的，比如Vector和StringBuffer这样的类，它们中的很多方法都是有锁的。当我们在一些不会有线程安全的情况下使用这些类的方法时，达到某些条件时，编译器会将锁消除来提高性能。

public class BufferTest {

    public static void main(String[] args){
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i ++){
            createStringBuffer("JVM", "EscapeAnalysis");
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("it takes " + (end - start) + " ms");

    }

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

}

优化前：
it takes 867 ms
优化后：
it takes 802 ms

基于逃逸分析，JVM可以判断，如果这个局部变量StringBuffer并没有逃出它的作用域，那么可以确定这个StringBuffer并不会被多线程所访问，那么就可以把这些多余的锁给去掉来提高性能。

应用场景三：标量替换

Java虚拟机中的原始数据类型（int，long等数值类型以及reference类型等）都不能再进一步分解，它们就可以称为标量。相对的，如果一个数据可以继续分解，那它称为聚合量，Java中最典型的聚合量是对象。如果逃逸分析证明一个对象不会被外部访问，并且这个对象是可分解的，那程序真正执行的时候将可能不创建这个对象，而改为直接创建它的若干个被这个方法使用到的成员变量来代替。拆散后的变量便可以被单独分析与优化，可以各自分别在栈帧或寄存器上分配空间，原本的对象就无需整体分配空间了。

• 转载自
  JVM中的逃逸分析一
  JVM中的逃逸分析二