逃逸分析

逃逸分析是“一種確定指針動(dòng)態(tài)范圍的靜態(tài)分析，它可以分析在程序的哪些地方可以訪問到指針”

• 在 Java 虛擬機(jī)的即時(shí)編譯語境下，逃逸分析將判斷新建的對(duì)象是否逃逸，即時(shí)編譯器判斷對(duì)象是否逃逸的依據(jù)有：
  1. 對(duì)象是否被存入堆中（靜態(tài)字段或者堆中對(duì)象的實(shí)例字段）
     • 一旦對(duì)象被存入堆中，其他線程便能獲得該對(duì)象的引用。即時(shí)編譯器也因此無法追蹤所有使用該對(duì)象的代碼位置
  2. 對(duì)象是否被傳入未知代碼中
  • Java 虛擬機(jī)的即時(shí)編譯器是以方法為單位的，對(duì)于方法中未被內(nèi)聯(lián)的方法調(diào)用，即時(shí)編譯器會(huì)將其當(dāng)成未知代碼
  • 即時(shí)編譯器里的逃逸分析是放在方法內(nèi)聯(lián)之后的，以便消除這些“未知代碼”入口

基于逃逸分析的優(yōu)化

• 鎖消除
  • 如果即時(shí)編譯器能夠證明鎖對(duì)象不逃逸，那么對(duì)該鎖對(duì)象的加鎖、解鎖操作沒有意義
  • 即時(shí)編譯器可以消除對(duì)該不逃逸鎖對(duì)象的加鎖、解鎖操作
  • synchronized (new Object()) {}會(huì)被完全優(yōu)化掉，因?yàn)榛谔右莘治龅逆i消除
  • synchronized (escapedObject) {}則不然，由于其他線程可能會(huì)對(duì)逃逸了的對(duì)象escapedObject進(jìn)行加鎖操作，從而構(gòu)造了兩個(gè)線程之間的 happens-before 關(guān)系。因此即時(shí)編譯器至少需要為這段代碼生成一條刷新緩存的內(nèi)存屏障指令
• 逃逸分析的結(jié)果更多被用于將新建對(duì)象操作轉(zhuǎn)換成棧上分配或者標(biāo)量替換
• 如果逃逸分析能夠證明某些新建的對(duì)象不逃逸，那么 Java 虛擬機(jī)完全可以將其分配至棧上，并且在 new 語句所在的方法退出時(shí)，通過彈出當(dāng)前方法的棧楨來自動(dòng)回收所分配的內(nèi)存空間
  • 不過，由于實(shí)現(xiàn)起來需要更改大量假設(shè)了“對(duì)象只能堆分配”的代碼，因此 HotSpot 虛擬機(jī)并沒有采用棧上分配，而是使用了標(biāo)量替換這么一項(xiàng)技術(shù)
• 標(biāo)量替換
  • 所謂的標(biāo)量，就是僅能存儲(chǔ)一個(gè)值的變量，比如 Java 代碼中的局部變量
  • 與之相反，聚合量則可能同時(shí)存儲(chǔ)多個(gè)值，其中一個(gè)典型的例子便是 Java 對(duì)象
  • 標(biāo)量替換這項(xiàng)優(yōu)化技術(shù)，可以看成將原本對(duì)對(duì)象的字段的訪問，替換為一個(gè)個(gè)局部變量的訪問

部分逃逸分析

部分逃逸分析將根據(jù)控制流信息，判斷出新建對(duì)象僅在部分分支中逃逸，并且將對(duì)象的新建操作推延至對(duì)象逃逸的分支中。這將使得原本因?qū)ο筇右荻鵁o法避免的新建對(duì)象操作，不再出現(xiàn)在只執(zhí)行 if-else 分支的程序路徑之中

• 與 C2 所使用的逃逸分析相比，Graal 所使用的部分逃逸分析能夠優(yōu)化更多的情況，不過它編譯時(shí)間也更長一些