JVM 栈上分配、TLAB和逃逸分析

在JVM中,创建的对象是分配在堆空间中的,但实际的情况是,大部分对象会进入堆空间中,而并非是全部的对象,还有另外两个地方可以存储new的对象,我们称之为栈上分配以及TLAB。

为什么需要栈上分配?

在我们的应用程序中,其实有很多的对象的作用域都不会逃逸出方法外,也就是说该对象的生命周期会随着方法的调用开始而开始,方法的调用结束而结束,对于这种对象,是不是该考虑将对象不分配在堆空间中呢?

因为一旦分配在堆空间中,当方法调用结束,没有了引用指向该对象,该对象就需要被gc回收,而如果存在大量的这种情况,对gc来说无疑是一种负担。

什么是栈上分配?

JVM提供了一种叫做栈上分配的概念,针对那些作用域不会逃逸出方法的对象,在分配内存时不在将对象分配在堆内存中,而是将对象属性打散后分配在栈(线程私有,属于栈内存)上,这样随着方法的调用结束,栈空间的回收就会随着将栈上分配的打散后的对象回收掉,不再给gc增加额外的无用负担,从而提升应用程序整体的性能。

栈上分配如何开启

  • 开启逃逸分析(-XX:+DoEscapeAnalysis)

逃逸分析的作用就是分析对象的作用域是否会逃逸出方法之外,在server虚拟机模式下才可以开启(JDK1.6之后默认开启)

  • 开启标量替换(-XX:+EliminateAllocations)

标量替换的作用是允许将对象根据属性打散后分配在栈上,默认该配置为开启。

如何查看逃逸分析的筛选结果

可以通过配置 -XX:+PrintEscapeAnalysis开启打印逃逸分析筛选结果

TLAB

为什么需要TLAB?

我们知道,对象分配在堆上,而堆是一个全局共享的区域,当多个线程同一时刻操作堆内存分配对象空间时,就需要进行同步,而同步带来的效果就是对象分配效率变差(尽管JVM采用了CAS的形式处理分配失败的情况),但是对于存在竞争激烈的分配场合仍然会导致效率变差。

什么是TLAB?

全称叫做:Thread Local Allocation Buffer 即线程本地分配缓存

每个对象在分配到堆空间是,先分配到自己所属的那一块堆空间中,避免同步带来的效率问题,从而提高分配效率

如何开启TLAB?

JVM默认开启了TLAB功能,也可以使用-XX:+UseTLAB显示开启

如何观察TLAB使用情况

JVM提供了-XX:+PrintTLAB参数打开跟踪TLAB的使用情况

如何调整TLAB默认大小

-XX:TLABSize通过参数指定分配给每一个线程TLAB空间的大小

总结:
需要TLAB的原因就是提高对象在堆上的分配效率而采用的一种手段,就是给每个线程分配一小块私有的堆空间,即TLAB是一块线程私有的堆空间(实际上是Eden区划分出去的)

栈上分配和TLAB对比

名称 针对点 处于对象分配流程的位置
栈上分配 避免gc无畏负担 1
TLAB 加速堆上对象的分配 2

JVM 栈上分配、TLAB和逃逸分析_第1张图片

什么是逃逸分析?

逃逸分析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,它可能被外部方法所引用,例如作为调用参数传递到其他地方中,称为方法逃逸。

以下是发生逃逸分析代码:

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

以下是未发生逃逸(栈上分配)代码:

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

使用逃逸分析,编译器可以对代码做如下优化:

1.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。
2.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发生逃逸,对象可能是栈分配的候选,而不是堆分配。
3.分离对象或标量替换。

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