聊点硬核的逃逸分析技术

写在文章开头

你好，我叫sharkchili，目前还是在一线奋斗的Java开发，经历过很多有意思的项目，也写过很多有意思的文章，是CSDN Java领域的博客专家，也是Java Guide的维护者之一，非常欢迎你关注我的公众号：写代码的SharkChili，这里面会有笔者精心挑选的并发、JVM、MySQL数据库专栏，也有笔者日常分享的硬核技术小文。

逃逸分析技术算是在JVM 面试题偶有提及的一个考察点，当然如果你能够讲解JVM工作原理的时候提及这一点，这一定会增加面试官对你的好感，本文主题内容如下:

通过对本篇文章的阅读，你将能够从容的解决以下几个面试题：

什么是逃逸分析技术？
逃逸分析技术解决什么问题？带来什么好处？
如何更好的理解或者运用逃逸分析技术？

什么是逃逸分析

逃逸分析技术是JVM用于提高性能以及节省内存的手段，在JVM编译语境下也就是我们常说的JIT阶段，逃逸分析技术通过以下两个条件判断该对象是否是逃逸:

该对象是否分配在堆上(static关键字或者成员变量)。
该对象是否会传给未知代码，比如return到外部给别的类使用。

只要编译阶段判定当前对象并没有发生逃逸，那么它就会采用栈上分配 、标量替换 、同步锁消除等手段提升程序执行性能和节省内存开销。

那么我们又该如何判断对象是否逃逸呢？我们不妨基于上述的判断条件来看看这个示例，假设我们现在有一个user类:

arduino 复制代码

@Data
public class User {

    private int id;

    private String name;
}

我们通过UserService进行初始化，那么请问这段代码是否发生逃逸呢？

csharp 复制代码

public class UserService {

    private User user;

    public void init() {
        user = new User();
        user.setId(RandomUtil.randomInt(10));
        user.setName(RandomUtil.randomString(3));
    }
}

答案当然是肯定的，因为这段代码会被外部的其他任意线程操作。

再来看看这段代码，典型的return语句，很明显的外部线程可以直接操作这个对象，所以这个对象也发生了逃逸，所以针对这几种情况JIT都无法对其进行优化。

sql 复制代码

public User createUser() {
        User user = new User();
        user.setId(RandomUtil.randomInt(10));
        user.setName(RandomUtil.randomString(3));
        return user;
    }

如何运用到逃逸分析技术

栈上分配

一般来说，JIT即时编译技术中的栈上分配和标量替换基本都是同时出现的，按照上文所述，假如上述代码所返回的user对象仅仅是获取当前用户的年龄，那么我们就可以直接在方法内完成逻辑计算并直接返回，这样对象就没有发生逃逸，如此对象便可直接在栈帧上进行分配，有效减小JVM垃圾回收的压力。

scss 复制代码

 Map<Integer, User> userMap = new HashMap<>();


    public int getUserAgeById(int id) {
       User user = new User();
        user.setId(RandomUtil.randomInt(10));
        user.setName(RandomUtil.randomString(3));
        //打印用户信息
        printUserInfo(user);
    }

分离对象或标量替换

如果仅仅是操作未逃逸对象的某些简单运算，我们同样可以只在栈帧内使用这个对象，如此JVM就会将这个对象打散，将对象打散为无数个小的局部变量，实现标量替换，如下所示，这段代码没有发生逃逸，则JVM会避免创建Point 。

arduino 复制代码

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

进而直接标量替换，直接在栈上分配x和y的值，完成输出打印。

csharp 复制代码

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

同步锁消除

这一点就比较有趣了，我们都知道使用StringBuffer可以保证线程安全，因为其操作函数都有带synchronized关键字，那么请问这段代码会上锁吗？

java 复制代码

public void appendStr(int count) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            sb.append("no: " + i + " ");
        }
    }

答案是不会，因为我们当前操作的StringBuffer 对象并没有发生逃逸，它仅仅是根据外部传入的count完成拼接并打印结果而已，于是JIT就会进行锁消除的优化操作。如下字节码所示，优化后的StringBuffer被替换为StringBuilder。

小结

合理的在栈帧上解决问题可以避免对象逃逸，从而让JIT 尽可能的去进行优化，这一点我想应该是一个Java程序员对于代码的极致追求了。

我是sharkchili ，CSDN Java 领域博客专家 ，开源项目---JavaGuide contributor ，我想写一些有意思的东西，希望对你有帮助，如果你想实时收到我写的硬核的文章也欢迎你关注我的公众号： 写代码的SharkChili ，同时我的公众号也有我精心整理的并发编程 、JVM 、MySQL数据库个人专栏导航。

参考资料

逃逸分析，yyds！！:mdnice.com/writing/0e0...

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