Java对象实例和数组元素都是在堆上分配内存的吗?
答:不一定。满足特定条件时,它们可以在(虚拟机)栈上分配内存
这和我们平时的理解可能有些不同。虚拟机栈一般是用来存储基本数据类型、引用和返回地址的,怎么可以存储实例数据了呢?
这是因为Java JIT(just-in-time)编译器进行的两项优化,分别称作逃逸分析(escape analysis)和标量替换(scalar replacement)
结合栈上分配 & TLAB分配, Java对象分配流程描述为:
栈上分配依赖于逃逸分析和标量替换
逃逸分析是一种确定指针动态范围的方法——分析在程序的哪些地方可以访问到指针
逃逸分析的目的: 判断对象的作用域是否超出函数体[即:判断是否逃逸出函数体]
简单来讲,JVM中的逃逸分析可以通过分析对象引用的使用范围(即动态作用域),来决定对象是否要在堆上分配内存,也可以做一些其他方面的优化。
//user的作用域超出了函数setUser的范围,是逃逸对象
//当函数结束调用时,不会自行销毁user
private User user;
public void setUser(){
user = new User();
user.setId(1);
user.setName("blueStarWei");
}
//u只在函数内部生效,不是逃逸对象
//当函数调用结束,会自行销毁对象u
public void createUser(){
User u = new User();
u.setId(2);
u.setName("JVM");
}
逃逸分析只是栈上内存分配的前提,接下来还需要进行标量替换才能真正实现
所谓标量,就是指JVM中无法再细分的数据,比如int、long、reference等。相对地,能够再细分的数据叫做聚合量
public class EscapeAnalysisTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 5000000; i++) {
allocate();
}
System.out.println((System.currentTimeMillis() - start) + " ms");
Thread.sleep(600000);
}
static void allocate() {
MyObject myObject = new MyObject(2019, 2019.0);
}
static class MyObject {
int a;
double b;
MyObject(int a, double b) {
this.a = a;
this.b = b;
}
}
}
通过逃逸分析,JVM会发现myObject没有逃逸出allocate()方法的作用域,标量替换过程就会将myObject直接拆解成a和b,也就是变成了:
static void allocate() {
int a = 2019;
double b = 2019.0;
}
可见,对象的分配完全被消灭了,而int、double都是基本数据类型,直接在栈上分配就可以了。
所以,在对象不逃逸出作用域并且能够分解为纯标量表示时,对象就可以在栈上分配。
package com.blueStarWei.templet;
public class AllotOnStack {
public static void main(String[] args) {
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
alloc();
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println(end - start);
}
private static void alloc() {
User user = new User();
user.setId(1);
user.setName("blueStarWei");
}
}
上述代码调用了1亿次alloc(),如果是分配到堆上,大概需要1.5GB的堆空间,如果堆空间小于该值,必然会触发GC。
-server -Xmx15m -Xms15m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC -XX:-UseTLAB -XX:+EliminateAllocations
//不使用逃逸分析
-server -Xmx15m -Xms15m -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC -XX:-UseTLAB -XX:+EliminateAllocations
//不使用标量替换
-server -Xmx15m -Xms15m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC -XX:-UseTLAB -XX:-EliminateAllocations
参数 | 作用 | 备注 |
---|---|---|
-server | 使用server模式 | 只有在server模式下,才可以弃用逃逸分析 |
-Xmx15m | 设置最大堆空间为15m | 如果在堆上分配,必然触发大量GC |
-Xms15m | 设初始对空间为15m | |
-XX:+DoEscapeAnalysis | 启用逃逸分析 默认启用 | |
-XX:-DoEscapeAnalysis | 关闭逃逸分析 | |
-XX:+PrintGC | 打印GC日志 | |
-XX:-UseTLAB 关闭TLAB | TLAB(Thread Local Allocation Buffer)线程本地分配缓存区 | |
-XX:+EliminateAllocations | 启用标量替换,允许对象打散分配到栈上 | 默认启用 |
-XX:-EliminateAllocations | 关闭标量替换 |
TLAB,全称Thread Local Allocation Buffer, 即:线程本地分配缓存。这是一块线程专用的内存分配区域。
TLAB占用的是eden区的空间。在TLAB启用的情况下(默认开启),JVM会为每一个线程分配一块TLAB区域。
一个100KB的TLAB区域,如果已经使用了80KB,当需要分配一个30KB的对象时,TLAB是如何分配的呢?
此时,虚拟机有两种选择:
JVM选择的策略是:在虚拟机内部维护一个叫refill_waste的值,当请求对象大于refill_waste时,会选择在堆中分配,反之,则会废弃当前TLAB,新建TLAB来分配新对象。
【默认情况下,TLAB和refill_waste都是会在运行时不断调整的,使系统的运行状态达到最优。】
参数 | 作用 | 备注 |
---|---|---|
-XX:+UseTLAB | 启用TLAB | 默认启用 |
-XX:TLABRefillWasteFraction | 设置允许空间浪费的比例 | 默认值:64,即:使用1/64的TLAB空间大小作为refill_waste值 |
-XX:-ResizeTLAB | 禁止系统自动调整TLAB大小 | |
-XX:TLABSize | 指定TLAB大小 | 单位:B |