JVM:你知道为什么对象一定在堆中分配吗

JVM运行时数据区域:

JVM运行时的数据区域可以分为:虚拟机栈、本地方法栈、方法区、程序计数器、堆。一般我们都说一切的对象的分配都是在堆中进行分配的,即使是栈中的对象,栈也只是保存了该对象的引用,真正的对象仍然存储在堆中。

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然而实际上,对象并不总是在堆中进行分配的,这里就需要介绍一下JVM的逃逸分析技术了。JVM会通过逃逸分析技术,对于逃不出方法的对象,会让其在栈空间上进行分配。

逃逸分析技术:英文称为 Escape Analysis,是目前JVM中比较前沿的一种优化技术,与类型继承关系分析一样,并不是直接优化代码的手段,而是为其他优化措施提供依据的分析技术。

基本原理:分析对象动态作用域,当一个对象在方法里面被定义后,它可能被外部方法所引用,例如作为调用参数传递到其他方法中,这种行为被称为方法逃逸;当一个对象被外部线程访问到时,比如赋值给可以在其他线程中访问的实例变量,这种行为称为线程逃逸。从不逃逸、方法逃逸到线程逃逸,称为对象由低到高的不同程度的逃逸。

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方法逃逸

根据对象的逃逸程度来选择采用不同的优化方案,针对逃逸程度有三种优化方案:

  • 栈上分配(Stack Allocations):如果能够确定一个对象不会逃逸出线程之外,可以让该对象在栈空间上进行分配,对象所占用的内存空间就会随着栈帧出栈而销毁。这样做的好处就是减少资源消耗,对于JVM来说,对垃圾对象进行标记以及回收过程,都会消耗很多的资源,利用栈来分配会减少JVM标记回收对象的数量,减轻回收压力。

栈上分配支持方法逃逸,但不能支持线程逃逸,也就是说,对于逃不出方法的对象才能在栈中进行分配

  • 标量替换(Scalar Replacement):标量,即一个已经无法在分解成更小的数据的数据,比如JVM中原始数据类型(int,long等);如果一个数据可以继续分解,则称为聚合量,Java的对象就是典型的聚合量。把一个对象拆散,根据程序的访问情况,将其用到的成员变量恢复成为原始类型来访问,称为标量替换。若对象可以不被方法外部访问且不会被拆散,则可以不创建对象,直接创建它的成员变量。

不允许对象逃逸出方法范围

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标量替换

  • 同步消除:如果一个变量不会逃逸出线程之外,无法被其他线程访问到,则可以不用进行同步措施。即可以消除掉对该变量的同步操作。不会产生线程安全问题。
逃逸分析技术存在的问题:
  • 到目前为止,该技术还未发展成熟,仍有很大的改进余地
  • 逃逸分析的成本非常高,甚至不能保证逃逸分析带来的性能收益会高于它的消耗
逃逸分析JVM参数设置:
  • -XX:+DoEscapeAnalysis 开启逃逸分析
  • -XX:+PrintEscapeAnalysis 查看逃逸分析
  • -XX:+EliminateAllocations 开启标量替换
  • +XX:+EliminateLocks 开启同步消除
  • -XX:+PrintEliminateAllocation 查看标量替换
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