概述

通常在java中建立一個物件，大家都認為是在堆中建立。 在jdk6開始有逃逸分析，標量替換等技術，關於在堆中建立物件不再絕對。

關於標量替換，通過以下幾點進行概述：

1. 逃逸分析
   
2. 標量替換是什麼
   
3. 測試標量替換

逃逸分析

逃逸分析是一種分析技術，分析物件的動態作用域，供其他優化措施提供依據。比如分析一個物件不會逃逸到方法之外或執行緒之外，其它優化措施（棧上分配，標量替換等）根據逃逸程度進行優化。

逃逸分析示例

public class EscapeAnalysis {
  public Person p;
  /**
   * 發生逃逸，物件被返回到方法作用域以外，被方法外部，執行緒外部都可以訪問
   */
  public void escape(){
    p = new Person(26,"TomCoding escape");
  }

  /**
   * 不會逃逸，物件在方法內部
   */
  public String noEscape(){
    Person person = new Person(26,"TomCoding noEscape");
    return person.name;
  }
}

static class Person {
  public int age;
  public String name;
  
  ... // 省略構造方法
}

標量替換是什麼

標量可以理解成一種不可分解的變數，如java內部的基本資料型別、引用型別等。 與之對應的聚合量是可以被拆解的，如物件。
當通過逃逸分析一個物件只會作用於方法內部，虛擬機器可以通過使用標量替換來進行優化。
比如上述noEscape()方法中person物件只會在方法內部，通過標量替換技術得到如下偽碼：

/**
 * 不會逃逸，物件在方法內部
 */
public String noEscape(){
  int age = 26;
  String name = "TomCoding noEscape";
  return name;
}

測試標量替換

接下來我們通過對noEscape()方法進行測試，主要測試兩種場景：

1. 不使用標量替換
2. 使用標量替換
   

以下測試是在jdk8中執行（注jdk8預設是開啟逃逸分析，標量替換技術的）

測試程式碼如下：

void testEliminateAllocationsWithNoEscape() {
  int n = 100000000;
  long start = System.currentTimeMillis();
  EscapeAnalysis escapeAnalysis = new EscapeAnalysis();
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    // noEscape()不會發生逃逸
    escapeAnalysis.noEscape();
  }
  System.out.println("耗時：" + (System.currentTimeMillis() - start));
}

• 不使用標量替換
  

將jvm引數設定如下：

-Xms5m 最小堆記憶體5M
-Xmx5m 最大堆記憶體5M
-XX:+PrintGC  列印gc日誌
-XX:-EliminateAllocations 關閉標量替換優化

執行後在我本機的耗時：3006毫秒，gc發生2000多次。

• 使用標量替換

將jvm引數設定如下：

-Xms5m 最小堆記憶體5M
-Xmx5m 最大堆記憶體5M
-XX:+PrintGC  列印gc日誌
-XX:+EliminateAllocations 關閉標量替換優化

執行後在我本機的耗時：20毫秒，gc發生6次。

再來看看發生逃逸的物件使用標量替換效果

測試程式碼如下：

void testEliminateAllocationsWithEscape() {
  int n = 100000000;
  long start = System.currentTimeMillis();
  EscapeAnalysis escapeAnalysis = new EscapeAnalysis();
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    // escape()發生逃逸
    escapeAnalysis.escape();
  }
  System.out.println("耗時：" + (System.currentTimeMillis() - start));
}

將jvm引數設定如下：

-Xms5m 最小堆記憶體5M
-Xmx5m 最大堆記憶體5M
-XX:+PrintGC  列印gc日誌
-XX:+EliminateAllocations 關閉標量替換優化

執行後在我本機的耗時：3705毫秒，gc發生2000多次。

總結

1. 可以看到通過逃逸分析與標量替換技術有效的減少了gc次數（減少了物件在堆中建立的數量）。
2. 實際編碼過程中避免物件逃逸情況是一種理想的情況。可以形成一種編碼意識，儘量去減少物件逃逸。

思考

標量替換隻是利用逃逸分析其中的一種優化措施， 還有其它優化措施嗎？

以上就是詳解jvm中的標量替換的詳細內容，更多關於jvm 標量替換的資料請關注我們其它相關文章！