Java 对象都是在堆上分配内存吗？
為了防止歧義，可以換個說法：Java對象實例和數組元素都是在堆上分配內存的嗎？
答：不一定。滿足特定條件時，它們可以在（虛擬機）棧上分配內存。
JVM內存結構很重要，多多復習
這和我們平時的理解可能有些不同。虛擬機棧一般是用來存儲基本數據類型、引用和返回地址的，怎么可以存儲實例數據了呢？這是因為Java JIT（just-in-time）編譯器進行的兩項優化，分別稱作逃逸分析（escape analysis）和標量替換（scalar replacement）。JIT是個復雜的話題，本文不贅述，看官如果想進一步了解的話，可以參考這篇文章，它里面提供了幾篇有用的參考資料。
注意看一下JIT的位置
中文維基上對逃逸分析的描述基本準確，摘錄如下：
在編譯程序優化理論中，逃逸分析是一種確定指針動態范圍的方法——分析在程序的哪些地方可以訪問到指針。當一個變量（或對象）在子程序中被分配時，一個指向變量的指針可能逃逸到其它執行線程中，或是返回到調用者子程序。
如果一個子程序分配一個對象并返回一個該對象的指針，該對象可能在程序中被訪問到的地方無法確定——這樣指針就成功“逃逸”了。如果指針存儲在全局變量或者其它數據結構中，因為全局變量是可以在當前子程序之外訪問的，此時指針也發生了逃逸。
逃逸分析確定某個指針可以存儲的所有地方，以及確定能否保證指針的生命周期只在當前進程或線程中。
簡單來講，JVM中的逃逸分析可以通過分析對象引用的使用范圍（即動態作用域），來決定對象是否要在堆上分配內存，也可以做一些其他方面的優化。
以下的例子說明了一種對象逃逸的可能性。
??static?StringBuilder?getStringBuilder1(String?a,?String?b)?{StringBuilder?builder?=?new?StringBuilder(a);builder.append(b);return?builder;???//?builder通過方法返回值逃逸到外部}static?String?getStringBuilder2(String?a,?String?b)?{StringBuilder?builder?=?new?StringBuilder(a);builder.append(b);return?builder.toString();??//?builder范圍維持在方法內部，未逃逸}以JDK 1.8為例，可以通過設置JVM參數-XX:+DoEscapeAnalysis、-XX:-DoEscapeAnalysis來開啟或關閉逃逸分析（默認當然是開啟的）。下面先寫一個沒有對象逃逸的例子。
public?class?EscapeAnalysisTest?{public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{long?start?=?System.currentTimeMillis();for?(int?i?=?0;?i?<?5000000;?i++)?{allocate();}System.out.println((System.currentTimeMillis()?-?start)?+?"?ms");Thread.sleep(600000);}static?void?allocate()?{MyObject?myObject?=?new?MyObject(2019,?2019.0);}static?class?MyObject?{int?a;double?b;MyObject(int?a,?double?b)?{this.a?=?a;this.b?=?b;}} }然后通過開啟和關閉DoEscapeAnalysis開關觀察不同。
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關閉逃逸分析
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開啟逃逸分析
可見，關閉逃逸分析之后，堆上有5000000個MyObject實例，而開啟逃逸分析之后，就只剩下90871個實例了，不管是實例數還是內存占用都只有原來的2%不到。另外，如果把堆內存限制得小一點（比如加上-Xms10m -Xmx10m），并且打印GC日志（-XX:+PrintGCDetails）的話，關閉逃逸分析還會造成頻繁的GC，開啟逃逸分析就沒有這種情況。這說明逃逸分析確實降低了堆內存的壓力。
但是，逃逸分析只是棧上內存分配的前提，接下來還需要進行標量替換才能真正實現。
所謂標量，就是指JVM中無法再細分的數據，比如int、long、reference等。相對地，能夠再細分的數據叫做聚合量。仍然考慮上面的例子，MyObject就是一個聚合量，因為它由兩個標量a、b組成。通過逃逸分析，JVM會發現myObject沒有逃逸出allocate()方法的作用域，標量替換過程就會將myObject直接拆解成a和b，也就是變成了：
??static?void?allocate()?{int?a?=?2019;double?b?=?2019.0;}可見，對象的分配完全被消滅了，而int、double都是基本數據類型，直接在棧上分配就可以了。所以，在對象不逃逸出作用域并且能夠分解為純標量表示時，對象就可以在棧上分配。
JVM提供了參數-XX:+EliminateAllocations來開啟標量替換，默認仍然是開啟的。顯然，如果把它關掉的話，就相當于禁止了棧上內存分配，只有逃逸分析是無法發揮作用的。在Debug版JVM中，還可以通過參數-XX:+PrintEliminateAllocations來查看標量替換的具體情況。
除了標量替換之外，通過逃逸分析還能實現同步消除（synchronization elision），當然它與本文的主題無關了。舉個例子：
??private?void?someMethod()?{Object?lockObject?=?new?Object();synchronized?(lockObject)?{System.out.println(lockObject.hashCode());}}lockObject這個鎖對象的生命期只在someMethod()方法中，并不存在多線程訪問的問題，所以synchronized塊并無意義，會被優化掉：
??private?void?someMethod()?{Object?lockObject?=?new?Object();System.out.println(lockObject.hashCode());}累了，晚安晚安。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Java 对象都是在堆上分配内存吗？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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