Java 面试宝典：有没有了解过逃逸分析技术？

回答

逃逸分析（Escape Analysis）是 JVM 的一项优化技术。JVM 通过分析代码中对象的生命周期和作用域，判断某个对象是否会逃逸出某个作用域（如方法或者线程），如果 JVM 可以确定该对象不会逃逸，则可以做一些优化策略，例如栈上分配、标量替换、同步消除，从而提升程序的执行效率，降低内存分配和垃圾回收的负担。

详解

逃逸分析详解

逃逸：如果一个对象在创建后能够在当前作用域之外被访问或引用，就称为这个对象“逃逸”了。逃逸有两种：
- 方法逃逸：对象被方法外部使用，例如，将对象作为返回值或者传递给其他方法，这种情况下对象必须在堆上分配。
- 线程逃逸：对象被其他线程访问，例如对象被赋值给一个静态变量或者实例变量，这种情况下也需要在堆上分配。
非逃逸：如果一个对象仅在当前作用域内使用，且不会被外部引用，则该对象为“非逃逸”对象。

对于非逃逸对象，JVM 有三个优化手段：栈上分配、同步消除、标量替换。

栈上分配

通常情况下，Java 中的对象都是在堆上分配。但是当 JVM 通过逃逸分析确认某个对象不会逃逸出方法的作用域，则会考虑将该对象分配在栈上。

当对象满足以下条件之一，通常会被分配到栈上：

对象没有被返回给方法外部。
对象没有被赋值给类的成员变量或静态变量。
对象没有被其他线程访问。

由于栈属于线程私有，当方法执行完成后，栈帧弹出，栈上分配的对象内存也随之释放。因此，在栈上分配的对象是不需要被垃圾回收器回收，减轻了 GC 的压力。例如：

public class Point {
    int x, y;
    Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}

public class EscapeAnalysisTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        for (int i = 0 ; i < 1000 ; i++) {
            createPoint();
        }
    }

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

在 createPoint() 方法中，point 对象只在方法内使用，且也没有被其他线程使用，则 JVM 可能会将该对象在栈上分配。

标量替换

标量替换的核心思想是将一个对象分解为多个独立的基本类型变量（标量），从而避免为整个对象分配内存。

在计算机科学中，标量（Scalar）是指不能再分解的基本数据类型，例如整数、浮点数等等。还有一个聚合量（Aggregate）则是由多个标量组成的复杂数据类型，如数组、对象等等。

当 JVM 通过逃逸分析确定某个对象不会逃逸出方法范围，且对象可以分解为多个独立的基本类型时，JVM就会考虑进行标量替换。

标量替换通常在以下情况下发生：

对象的字段在方法内部可以独立操作。
对象的字段可以被拆解为局部变量。

举个例子说明下。

public class EscapeAnalysisTest2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int result = calculate();
        System.out.println(result);
    }

    private static int calculate() {
        Point point = new Point(1, 2);
        return point.x + point.y;
    }
}

如果没有进行标量替换，point 对象会在 calculate() 中创建并分配内存（可能是堆或者栈），并在访问 point.x 和 point.y 时，通过对象引用来操作这些字段。

但是，通过逃逸分析，JVM 可以确定 point 不会逃逸出 calculate() 且 point 对象是可以被分解为两个 int 基本数据类型，所以 JVM 会进行标量替换。具体来说，JVM会将point对象的字段x和y替换为两个独立的局部变量，从而避免创建Point对象。优化代码如下：

public static int calculate() {
    int x = 1;
    int y = 2;
    return x + y;
}

在这种情况下，JVM不会为point对象分配内存，而是直接在栈或寄存器中操作x和y这两个标量。

所以，标量替换有两个优势：

可以避免分配整个对象的内存，从而减少堆或栈上的内存使用，降低 GC 的压力。
可以直接在寄存器或栈上操作标量，减少对内存的访问次数，从而提升程序的运行效率。

同步消除

同步消除，也叫做锁消除，其主要目标是通过逃逸分析来确定某些锁操作是否有必要。

如果JVM能够确认某个锁对象不会被其他线程访问，那么它可以安全地消除这些不必要的同步操作，从而减少上下文切换、锁竞争等开销，提高程序的执行效率。

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