逃逸分析技術(shù)算是在JVM面試題偶有提及的一個(gè)考察點(diǎn)，當(dāng)然如果你能夠講解JVM工作原理的時(shí)候提及這一點(diǎn)，這一定會(huì)增加面試官對(duì)你的好感，本文主題內(nèi)容如下:

• 什么是逃逸分析技術(shù)？
• 逃逸分析技術(shù)解決什么問(wèn)題？帶來(lái)什么好處？
• 如何更好的理解或者運(yùn)用逃逸分析技術(shù)？

一、什么是逃逸分析

逃逸分析技術(shù)是JVM用于提高性能以及節(jié)省內(nèi)存的手段，在JVM編譯語(yǔ)境下也就是我們常說(shuō)的JIT階段，逃逸分析技術(shù)通過(guò)以下兩個(gè)條件判斷該對(duì)象是否是逃逸:

• 該對(duì)象是否分配在堆上(static關(guān)鍵字或者成員變量)。
• 該對(duì)象是否會(huì)傳給未知代碼，比如return到外部給別的類使用。

只要編譯階段判定當(dāng)前對(duì)象并沒(méi)有發(fā)生逃逸，那么它就會(huì)采用棧上分配、標(biāo)量替換、同步鎖消除等手段提升程序執(zhí)行性能和節(jié)省內(nèi)存開(kāi)銷。

那么我們又該如何判斷對(duì)象是否逃逸呢？我們不妨基于上述的判斷條件來(lái)看看這個(gè)示例，假設(shè)我們現(xiàn)在有一個(gè)user類:

@Data
public class User {

    private int id;

    private String name;
}

我們通過(guò)UserService進(jìn)行初始化，那么請(qǐng)問(wèn)這段代碼是否發(fā)生逃逸呢？

public class UserService {

    private User user;

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

答案當(dāng)然是肯定的，因?yàn)檫@段代碼會(huì)被外部的其他任意線程操作。

再來(lái)看看這段代碼，典型的return語(yǔ)句，很明顯的外部線程可以直接操作這個(gè)對(duì)象，所以這個(gè)對(duì)象也發(fā)生了逃逸，所以針對(duì)這幾種情況JIT都無(wú)法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

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

二、如何運(yùn)用到逃逸分析技術(shù)

1.棧上分配

一般來(lái)說(shuō)，JIT即時(shí)編譯技術(shù)中的棧上分配和標(biāo)量替換基本都是同時(shí)出現(xiàn)的，按照上文所述，假如上述代碼所返回的user對(duì)象僅僅是獲取當(dāng)前用戶的年齡，那么我們就可以直接在方法內(nèi)完成邏輯計(jì)算并直接返回，這樣對(duì)象就沒(méi)有發(fā)生逃逸，如此對(duì)象便可直接在棧幀上進(jìn)行分配，有效減小JVM垃圾回收的壓力。

 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));
        //打印用戶信息
        printUserInfo(user);
    }

2.分離對(duì)象或標(biāo)量替換

如果僅僅是操作未逃逸對(duì)象的某些簡(jiǎn)單運(yùn)算，我們同樣可以只在棧幀內(nèi)使用這個(gè)對(duì)象，如此JVM就會(huì)將這個(gè)對(duì)象打散，將對(duì)象打散為無(wú)數(shù)個(gè)小的局部變量，實(shí)現(xiàn)標(biāo)量替換，如下所示，這段代碼沒(méi)有發(fā)生逃逸，則JVM會(huì)避免創(chuàng)建Point 。

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);
}

進(jìn)而直接標(biāo)量替換，直接在棧上分配x和y的值，完成輸出打印。

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

3.同步鎖消除

這一點(diǎn)就比較有趣了，我們都知道使用StringBuffer可以保證線程安全，因?yàn)槠洳僮骱瘮?shù)都有帶synchronized關(guān)鍵字，那么請(qǐng)問(wèn)這段代碼會(huì)上鎖嗎？

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

答案是不會(huì)，因?yàn)槲覀儺?dāng)前操作的StringBuffer 對(duì)象并沒(méi)有發(fā)生逃逸，它僅僅是根據(jù)外部傳入的count完成拼接并打印結(jié)果而已，于是JIT就會(huì)進(jìn)行鎖消除的優(yōu)化操作。如下字節(jié)碼所示，優(yōu)化后的StringBuffer被替換為StringBuilder。

三、逃逸分析更進(jìn)一步

了解了逃逸分析止之后，我們不妨基于下面這些題目進(jìn)行一下自測(cè)，如下代碼，請(qǐng)問(wèn)實(shí)例方法調(diào)用靜態(tài)方法，StringBuffer作為變量傳入，是否發(fā)生逃逸，最終執(zhí)行代碼是StringBuffer 還是StringBuilder？

public void appendStr(int count) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        loop(count, sb);
    }

    private static void loop(int count, StringBuffer sb) {
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            sb.append("no: " + i + " ");
        }
    }

答案是未發(fā)生逃逸，因?yàn)閷?duì)象并沒(méi)有被外部線程操作，JIT感知到未發(fā)生逃逸，所以將StringBuffer 轉(zhuǎn)為StringBuilder。

再來(lái)看看這段代碼，請(qǐng)問(wèn)發(fā)生逃逸了嗎？

 public void appendStr(int count) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        loop(count, sb);
    }

    private static String loop(int count, StringBuffer sb) {
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            sb.append("no: " + i + " ");
        }
        return sb.toString();
    }

答案還是沒(méi)有，返回的字符串還是沒(méi)有被外部線程操作，所以最終還是被轉(zhuǎn)為StringBuilder:

四、小結(jié)

合理的在棧幀上解決問(wèn)題可以避免對(duì)象逃逸，從而讓JIT盡可能的去進(jìn)行優(yōu)化，這一點(diǎn)我想應(yīng)該是一個(gè)Java程序員對(duì)于代碼的極致追求了。