面試中遇到java逃逸分析問題怎么辦

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什么是逃逸分析？

關于 Java 逃逸分析的定義：

逃逸分析（Escape Analysis）簡單來講就是，Java Hotspot 虛擬機可以分析新創建對象的使用范圍，并決定是否在 Java 堆上分配內存的一項技術。

逃逸分析的 JVM 參數如下：

• 開啟逃逸分析：-XX:+DoEscapeAnalysis

• 關閉逃逸分析：-XX:-DoEscapeAnalysis

• 顯示分析結果：-XX:+PrintEscapeAnalysis

逃逸分析技術在 Java SE 6u23+ 開始支持，并默認設置為啟用狀態，可以不用額外加這個參數。

逃逸分析算法

Java Hotspot 編譯器實現下面論文中描述的逃逸算法：

[Choi99] Jong-Deok Choi, Manish Gupta, Mauricio Seffano,
Vugranam C. Sreedhar, Sam Midkiff,
"Escape Analysis for Java", Procedings of ACM SIGPLAN
OOPSLA Conference, November 1, 1999

根據 Jong-Deok Choi, Manish Gupta, Mauricio Seffano,Vugranam C. Sreedhar, Sam Midkiff 等大牛在論文《Escape Analysis for Java》中描述的算法進行逃逸分析的。

該算法引入了連通圖，用連通圖來構建對象和對象引用之間的可達性關系，并在次基礎上，提出一種組合數據流分析法。
由于算法是上下文相關和流敏感的，并且模擬了對象任意層次的嵌套關系，所以分析精度較高，只是運行時間和內存消耗相對較大。

對象逃逸狀態

我們了解了 Java 中的逃逸分析技術，再來了解下一個對象的逃逸狀態。

1、全局逃逸（GlobalEscape）

即一個對象的作用范圍逃出了當前方法或者當前線程，有以下幾種場景：

• 對象是一個靜態變量

• 對象是一個已經發生逃逸的對象

• 對象作為當前方法的返回值

2、參數逃逸（ArgEscape）

即一個對象被作為方法參數傳遞或者被參數引用，但在調用過程中不會發生全局逃逸，這個狀態是通過被調方法的字節碼確定的。

3、沒有逃逸

即方法中的對象沒有發生逃逸。

逃逸分析優化

針對上面第三點，當一個對象沒有逃逸時，可以得到以下幾個虛擬機的優化。

1) 鎖消除

我們知道線程同步鎖是非常犧牲性能的，當編譯器確定當前對象只有當前線程使用，那么就會移除該對象的同步鎖。
例如，StringBuffer 和 Vector 都是用 synchronized 修飾線程安全的，但大部分情況下，它們都只是在當前線程中用到，這樣編譯器就會優化移除掉這些鎖操作。

鎖消除的 JVM 參數如下：

• 開啟鎖消除：-XX:+EliminateLocks

• 關閉鎖消除：-XX:-EliminateLocks

鎖消除在 JDK8 中都是默認開啟的，并且鎖消除都要建立在逃逸分析的基礎上。

2) 標量替換

首先要明白標量和聚合量，基礎類型和對象的引用可以理解為標量，它們不能被進一步分解。而能被進一步分解的量就是聚合量，比如：對象。

對象是聚合量，它又可以被進一步分解成標量，將其成員變量分解為分散的變量，這就叫做標量替換。

這樣，如果一個對象沒有發生逃逸，那壓根就不用創建它，只會在?；蛘呒拇嫫魃蟿摻ㄋ玫降某蓡T標量，節省了內存空間，也提升了應用程序性能。

標量替換的 JVM 參數如下：

• 開啟標量替換：-XX:+EliminateAllocations

• 關閉標量替換：-XX:-EliminateAllocations

• 顯示標量替換詳情：-XX:+PrintEliminateAllocations

標量替換同樣在 JDK8 中都是默認開啟的，并且都要建立在逃逸分析的基礎上。

3) 棧上分配

當對象沒有發生逃逸時，該對象就可以通過標量替換分解成成員標量分配在棧內存中，和方法的生命周期一致，隨著棧幀出棧時銷毀，減少了 GC 壓力，提高了應用程序性能。

總結

逃逸分析講完了，總結了不少時間，我們也應該大概知道逃逸分析是為了優化 JVM 內存和提升程序性能的。
我們知道這點后，在平時開發過程中就要可盡可能的控制變量的作用范圍了，變量范圍越小越好，讓虛擬機盡可能有優化的空間。

簡單舉一個例子吧，如：

return sb;

可以改為：

return sb.toString();

這是一種優化案例，把 StringBuilder 變量控制在了當前方法之內，沒有逃出當前方法作用域。

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