JVM_13_逃逸分析和堆小结

逃逸分析：概述

如何将堆上的对象分配到栈，需要使用逃逸分析手段。
这是一种可以有效减少Java程序中同步负载和内存堆分配压力的跨函数全局数据流分析算法。
通过逃逸分析，Java Hotspot编译器能够分析出一个新对象的引用使用范围从而觉得是否要将这个对象分配到堆上。
逃逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域：
- 当一个对象在方法中被定义后，对象只在方法内部使用，则认为没有发生逃逸。
- 当一个对象在方法中被定义后，它被外部方法所引用，则认为发生逃逸。例如作为调用参数传递到其他地方中。

逃逸分析：分析

如何快速的判断是否发生了逃逸分析，就看new的对象是否有可能在方法外被调用。

public class EscapeAnalysis{
 public EscapeAnalysis obj;

/**
方法返回EscapeAnalysis 对象，发生逃逸
*/
 public EscapeAnalysis getInstance(){
   return obj== null? new EscapeAnalysis:obj;
}
/*
为成员属性赋值，发生逃逸
*/
public void setObj(){
 this.obj = new EscapeAnalysis;
}
/*
对象的作用域仅在当前方法中有效，没有发生逃逸
*/
public void useEscapeAnalysis(){
EscapeAnalysis e = new EscapeAnalysis();
}
/*
引用成员变量的值，发生逃逸
*/
public void useEscapeAnalysis1(){
EscapeAnalysis e = get Instance();
}
}

参数设置：

在JDK 6u23版本之后，HotSpot默认就已经开启了逃逸分析。
如果使用的是较早的版本，开发人员则可以通过：
- 选项“-XX:+DoEscapeAnalysis”显示开启逃逸分析
- 通过选项“+XX: +PrintEscapeAnalysis”查看逃逸分析的筛选结果。

结论：开发中能使用局部变量的，就不要使用在方法外定义。

逃逸分析：代码优化

使用逃逸分析，编译器可以对代码做如下优化：

一、栈上分配。将堆分配转化为栈分配。如果一个对象在子程序中被分配，要使指向该对象的指针永远不会逃逸，对象可能是栈分配的候选，而不是堆分配。

JIT编译器在编译期间根据逃逸分析的结果，发现如果一个对象并没有逃逸出方法的话，就可能被优化成栈上分配。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。这样就无须进行垃圾回收了。
常见的栈上分配的场景
- 在逃逸分析中，已经说明了。分别是给成员变量赋值、方法返回值、实例引用传递。

二、同步省略。如果一个对象被发现只能从一个线程被访问到，那么对于这个对象的操作可以不考虑同步。

线程同步的代价是相当高的，同步的后果是降低并发性和性能。
在动态编译同步块的时候，JIT编译器可以借助逃逸分析来判断同步块所使用的锁对象是否只能够被一个线程访问而没有被发布到其他线程。如果没有，那么JIT编译器在编译这个同步块的时候就会取消对这部分代码的同步。这样就能大大提高并发性和性能。这个取消同步的过程就叫同步省略，也叫锁消除。

三、分离对象或标量替换。有的对象可能不需要作为一个连续的内存结构存在也可以被访问到，那么对象的部分（或全部）可以不存储在内存，而是存储在CPU寄存器中。

标量（Scalar）是指一个无法在分解成更小的数据的数据。Java中的原始数据类型就是标量。
相对的，那些还可以分解的数据叫做聚合量（Aggregate），Java中的对象就是聚合量，因此它可以分解成其他聚合量和标量。
在JIT阶段，如果经过逃逸分析，发现一个对象不会被外界访问的话，那么经过JIT优化，就会把这个对象拆解成若干个其中包含的若干个成员变量来代替。这个过程就是标量替换。

public static void alloc(){
Point point =  new Point(1,2);
System.out.println(point.x+" "+point.y);
}
class Point{
private int x;
private int y;
}

//以上代码，经过标量替换后，就会变成：
public static void alloc(){
int x = 1;
int y = 2;
System.out.println(x+" "+y);
}
//可以看到，Point这个聚合量经过逃逸分析后，发现他并没有逃逸，就被替换成了两个聚合量了。
//那么变量替换有什么好处呢？
//就是可以大大减少堆内存的占用。因为一旦不需要创建对象了，那么就 不在需要分配对内存了。

标量替换为栈上分配提供了很好的基础。
参数设置：-XX:+EliminateAllocations: 开启了标量替换（默认打开），允许将对象打散分配在栈上。

Hotspot JVM只实现了标量替换，没有实现栈上分配和同步省略。

堆小结：

年轻代是对象的诞生、成长、消亡的区域，一个对象在这里产生、应用，最后被垃圾回收器收集、结束生命。
老年代放置长生命周期的对象，通常都是从Survivor区域筛选拷贝过来的Java对象。当然，也有特殊情况，我们知道普通的对象会被分配在TLAB上;如果对象较大，JVM会试图直接分配在Eden其他位置上;如果对象太大，完全无法在新生代找到足够长的连续空闲空间，JVM就会直接分配到老年代。
当GC只发生在年轻代中，回收年轻代对象的行为被称为MinorGC。当GC发生在老年代时则被称为MajorGC或者FullGC。一般的，MinorGC 的发生频率要比MajorGC高很多，即老年代中垃圾回收发生的频率将大大低于年轻代。