JVM 이스케이프란 무엇입니까? JVM 이스케이프 분석 원칙 소개

이 기사에서는 JVM 이스케이프가 무엇인지 설명합니다. JVM 이스케이프 분석의 원칙에 대한 소개는 특정 참조 가치가 있습니다. 도움이 필요한 친구들이 참고할 수 있기를 바랍니다.

우리 모두는 Java의 객체가 기본적으로 힙에 할당된다는 것을 알고 있습니다. 호출 스택에는 객체의 포인터만 저장됩니다. 객체가 더 이상 사용되지 않으면 참조 트리를 순회하고 메모리를 회수하기 위해 GC에 의존해야 합니다. 힙에 개체가 너무 많으면 개체를 재활용하고 메모리를 구성하는 데 시간이 많이 걸리며 이는 성능에 영향을 미칩니다. 따라서 일상적인 개발에서 메모리와 시간은 매우 소중합니다. 스택 오버헤드를 최적화하는 방법은 상대적으로 중요한 문제입니다.

여기에서는 이스케이프 분석 관점에서 JVM 최적화에 대해 이야기합니다.

왜 “escape”

컴퓨터 언어 컴파일러 최적화 원리에서 이스케이프 분석은 포인터의 동적 범위를 분석하는 방법을 의미하며 컴파일러 최적화 원리의 포인터 분석 및 모양 분석과 관련이 있습니다. 변수(또는 개체)가 메서드에 할당되면 해당 포인터가 전역적으로 반환되거나 참조될 수 있으며, 이는 다른 메서드나 스레드에서 참조됩니다. 이러한 현상을 포인터(또는 참조) 이스케이프라고 합니다. 일반인의 용어로, 객체의 포인터가 여러 메소드나 스레드에 의해 참조되는 경우 이를 객체 포인터(또는 객체)의 이스케이프라고 부릅니다.

인터넷의 한 블로거는 간단하고 직접적인 코드를 사용하여 이스케이프를 이렇게 설명했습니다. 매우 간단하고 참고용으로 사용할 수 있다고 생각합니다.

public StringBuilder escapeDemo1(System a, System b) {
    StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
    stringBuilder.append(a);
    stringBuilder.append(b);
    return stringBuilder;
}

stringBuilder는 메소드의 내부 변수이며 현재는 직접 반환되므로 stringBuilder 다른 곳에서 메서드나 매개변수에 의해 변경될 수 있으므로 해당 범위는 단지 데모1이 아니지만 "이스케이프"됩니다.

그런 다음 코드를 변경할 수 있습니다.

public String escapeDemo2(System a, System b) {
    StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
    stringBuilder.append(a);
    stringBuilder.append(b);
    return stringBuilder.toString();
}

이런 방식으로 StringBuilder는 반환되지 않지만 toString()이면 StringBuilder가 메서드에서 직접 분리되지 않고 이스케이프가 발생하지 않습니다.

이스케이프 분석이란

이스케이프 분석은 Java 프로그램의 동기화 로드 및 메모리 힙 할당 압력을 효과적으로 줄일 수 있는 교차 기능 전역 데이터 흐름 분석 알고리즘입니다. Java Hotspot 컴파일러는 이스케이프 분석을 통해 새 개체 참조의 사용 범위를 분석하고 이 개체를 힙에 할당할지 여부를 결정할 수 있습니다. Escape Analysis는 현재 Java 가상 머신에서 비교적 최첨단 최적화 기술입니다.

이스케이프 분석의 원리

Java 자체의 한계(객체는 힙에만 할당 가능)를 이해할 수 있습니다. 힙에 할당되는 임시 객체 수를 줄이기 위해 로컬을 정의하겠습니다. 메소드 본문 변수이며 메소드 실행 중에 변수가 이스케이프되지 않습니다. JVM 튜닝 메커니즘에 따르면 클래스의 인스턴스가 먼저 힙 메모리에 생성된 다음 이 객체의 참조가 호출 스택으로 푸시됩니다. 실행은 계속됩니다. 이는 JVM 최적화 방식입니다. 그런 다음 이스케이프 분석을 사용하여 JVM을 최적화합니다. 즉, 스택의 재할당 방법은 먼저 이스케이프되지 않은 변수를 찾아서 힙에 들어가지 않고 변수를 직접 스택에 저장한 후 계속해서 스택을 호출하여 실행합니다. 종료되면 스택 공간이 재활용되고 로컬 변수도 재활용됩니다. 이 작업은 최적화 전에는 힙에, 최적화 후에는 스택에 있으므로 힙에 있는 개체의 할당 및 소멸이 줄어들고 성능이 최적화됩니다.

이스케이프 방법

메서드 이스케이프: 메서드 본문 내에서 호출 매개변수로 메서드에 전달되거나 개체로 직접 반환되는 등 외부 메서드에서 참조할 수 있는 지역 변수를 정의합니다. 혹은 객체가 메소드 밖으로 튀어나오는 것으로 이해될 수 있다.

스레드 이스케이프: 이 개체는 인스턴스 변수에 할당되거나 다른 스레드에서 액세스되는 등 다른 스레드에서 액세스됩니다. 개체가 현재 스레드를 이스케이프했습니다.

이스케이프 분석의 이점

메소드 본문이나 스레드 내에서 개체가 이스케이프되지 않는 경우(또는 이스케이프 분석을 통과한 후 이스케이프에 실패한 경우)

1 스택에 할당

일반 이 경우 , 탈출하지 않는 개체는 상대적으로 큰 공간을 차지합니다. 스택의 공간을 사용할 수 있으면 메서드가 끝나면 많은 개체가 파괴되어 GC 압력이 감소합니다

2. 정의한 클래스 메서드에 동기화 잠금이 있지만 런타임에는 하나의 스레드만 액세스하고 있으며 이스케이프 분석 후 기계어 코드는 동기화 잠금 없이 실행됩니다.

3. 스칼라 교체

Java虚拟机中的原始数据类型（int，long等数值类型以及reference类型等）都不能再进一步分解，它们可以称为标量。相对的，如果一个数据可以继续分解，那它称为聚合量，Java中最典型的聚合量是对象。如果逃逸分析证明一个对象不会被外部访问，并且这个对象是可分解的，那程序真正执行的时候将可能不创建这个对象，而改为直接创建它的若干个被这个方法使用到的成员变量来代替。拆散后的变量便可以被单独分析与优化，可以各自分别在栈帧或寄存器上分配空间，原本的对象就无需整体分配空间了。

开启设置

在JDK 6u23以上是默认开启，这里将设置重新明确一下：
强制开启：　　　

　-server -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetail -Xmx10m -Xms10m

关闭逃逸分析：　　　　

-server -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetail -Xmx10m -Xms10m

写在结尾

栈上的空间一般而言是非常小的，只能存放若干变化和小的数据结构，无法存储大容量数据。目前的实现都是采用不那么准确但是时间压力相对较小的算法来完成逃逸分析，这就可能导致效果不稳定。所以，逃逸分析的效果只能在特定场景下，满足高频和高数量的小容量的变量分配结构，才是合适的。

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