JVM 何时将成员变量引用存储在堆栈上？

Question

我正在阅读Java SE 规范的第 12.6.1 节，它说：可以设计优化程序的转换，将可到达的对象的数量减少到比那些天真地认为是可到达的要少。例如，Java 编译器或代码生成器可能会选择将不再使用的变量或参数设置为 null，以使此类对象的存储空间可能更快地被回收。如果对象字段中的值存储在寄存器中，则会出现另一个示例。然后程序可能会访问寄存器而不是对象，并且永远不会再次访问对象。这意味着该对象是垃圾。请注意，仅当引用在堆栈上而不是存储在堆中时才允许进行这种优化。相关代码为：class Foo {    private final Object finalizerGuardian = new Object() {        protected void finalize() throws Throwable {            /* finalize outer Foo object */        }    }} 我的问题是哪种 JVM 会将 finalizerGuardian 存储在堆栈而不是堆中，为什么？

Answer 1

代码示例用于说明引用文本的最后一句话，“请注意，仅当引用在堆栈上而不是存储在堆中时才允许进行这种优化”，您将其从解释中扯下来有点奇怪文本：

例如，考虑Finalizer Guardian模式：

 class Foo {

     private final Object finalizerGuardian = new Object() {

         protected void finalize() throws Throwable {

             /* finalize outer Foo object */

         }

     }

 } 

super.finalize如果子类覆盖并且finalize未显式调用super.finalize.

如果允许对存储在堆上的引用进行这些优化，那么 Java 编译器可以检测到该finalizerGuardian字段从未被读取，将其清空，立即收集对象，并尽早调用终结器。这与意图背道而驰：程序员可能想在 Foo 实例变得无法访问时调用 Foo 终结器。因此，这种转换是不合法的：只要外部类对象可访问，内部类对象就应该是可访问的。

所以代码示例说明了一个限制。规范中提到的“优化转换”包括在逃逸分析证明对象是纯本地的之后应用的对象标量化，换句话说，优化下的代码跨越对象的整个生命周期。

但它不需要这样的本地对象。正如规范已经提到的，优化的代码可以将对象的字段保留在 CPU 寄存器中，而无需重新读取它们，因此，不再需要保留对象引用。同样，仍然在范围内的引用变量可能未被使用。如果该引用是对某个对象的唯一引用，则将其从优化代码中删除允许更早地进行垃圾回收。

这两种情况仍然允许Foo实例被更早地消除或收集。这反过来将允许较早地收集 . 引用的对象（不再是）finalizerGuardian。但这并不能抵消这种限制的意图。规范将优化限制为不允许内部对象早于外部对象被收集，但将两者收集在一起没有问题，包括早于天真的预期。

通常，任意大的对象图可能会在单个垃圾收集周期中被收集，可能比天真预期的要早，甚至完全被优化掉。

Answer 2

这种优化（逃逸分析）的一个经典例子是一个带有Point类的计算：

class Point {

    double x;

    double y;

    public Point(final double x, final double y) {

        this.x = x;

        this.y = y;

    }

    double length() {

        return Math.sqrt(x * x + y * y);

    }

    static double calc() {

        double result = 0;

        for (int i = 0; i < 100; i++) {

            // this allocation will be optimized 

            Point point = new Point(i, i);

            result += point.length();

        }

        return result;

    }

}

内联后就new不需要了，因为我们可以将所有字段提取到局部变量中，例如

Point point = new Point(i, i);

double x = point.x;

double y = point.y;

result += Math.sqrt(x * x + y * y);

->

Point point = new Point(i, i);

double x = i;

double y = i;

result += Math.sqrt(x * x + y * y);

现在很明显这new Point(i, i)是没用的，JIT 只是删除了这一行。

请注意，分配是在堆栈上，即在局部变量中。如果它在一个字段中，我们将无法进行优化，因为它存储在堆中。它是如何工作的。

关于您的代码被剪断：finalizerGuardian将始终在字段中（存储在堆中），而 JVM 对此分配无能为力。此外，如果Point上面示例中的类包含此类字段，我认为转义分析无法删除分配，因为它可能会改变原始行为。