Java 名词解释

本文深入解析内存泄漏和OOM概念,介绍乐观锁(CAS与乐观锁原理)、悲观锁(如行锁、写锁)及AQS同步器。探讨逃逸分析、JIT编译、同步消除、标量替换和栈上分配在优化中的作用。

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1.内存泄漏(Memory Leak)

是指程序中已动态分配的堆内存由于某种原因程序未释放或无法释放,造成系统内存的浪费,导致程序运行速度减慢甚至系统崩溃等严重后果。

2.内存溢出(Out Of Memory,简称OOM)

是指应用系统中存在无法回收的内存或使用的内存过多,最终使得程序运行要用到的内存大于能提供的最大内存。此时程序就运行不了,系统会提示内存溢出,有时候会自动关闭软件,重启电脑或者软件后释放掉一部分内存又可以正常运行该软件,而由系统配置、数据流、用户代码等原因而导致的内存溢出错误,即使用户重新执行任务依然无法避免

3.锁

乐观锁

总是认为不会产生并发安全问题,每次读取数据的时候总认为不会有其他线程对数据进行修改,因此不会上锁。但在更新操作时,会判断其他线程在这之前有没有并发线程对数据进行修改
实现方式:版本号(version)方式,CAS算法

CAS

CAS(Compare And Swap 比较并且替换)是乐观锁的一种实现方式,是一种轻量级锁,JUC 中很多工具类的实现就是基于 CAS 的。
线程在读取数据时不进行加锁,在准备写回数据时,先去查询原值,操作的时候比较原值是否修改,若未被其他线程修改则写回,若已被修改,则重新执行读取流程。

悲观锁

悲观锁的概念是在获取资源之前,必须先拿到锁,以便达到“独占”的状态,当前线程在操作资源的时候,其他线程由于不能拿到锁,所以其他线程不能来影响我。
实现方式:行锁,表锁,读锁,写锁,synchronized,ReentrantLock

AQS

AQS:也就是队列同步器,这是实现 ReentrantLock 的基础。
AQS 有一个 state 标记位,值为1 时表示有线程占用,其他线程需要进入到同步队列等待,同步队列是一个双向链表。

在这里插入图片描述

4.逃逸分析

逃逸分析并不是直接的优化手段,而是一个代码分析,通过动态分析对象的作用域,为其它优化手段如栈上分配、标量替换和同步消除等提供依据,发生逃逸行为的情况有两种:方法逃逸和线程逃逸。
1、方法逃逸:当一个对象在方法中定义之后,作为参数传递到其它方法中;
2、线程逃逸:如类变量或实例变量,可能被其它线程访问到;

如果不存在逃逸行为,则可以对该对象进行如下优化:同步消除、标量替换和栈上分配。

5.JIT

即时编译(Just-in-time Compilation,JIT)是一种通过在运行时将字节码翻译为机器码,从而改善字节码编译语言性能的技术。在HotSpot实现中有多种选择:C1、C2和C1+C2,分别对应client、server和分层编译。
1、C1编译速度快,优化方式比较保守;
2、C2编译速度慢,优化方式比较激进;
3、C1+C2在开始阶段采用C1编译,当代码运行到一定热度之后采用G2重新编译;
在1.8之前,分层编译默认是关闭的,可以添加-server -XX:+TieredCompilation参数进行开启。

6.同步消除

线程同步本身比较耗,如果确定一个对象不会逃逸出线程,无法被其它线程访问到,那该对象的读写就不会存在竞争,则可以消除对该对象的同步锁,通过-XX:+EliminateLocks可以开启同步消除。

7.标量替换

1、标量是指不可分割的量,如java中基本数据类型和reference类型,相对的一个数据可以继续分解,称为聚合量;
2、如果把一个对象拆散,将其成员变量恢复到基本类型来访问就叫做标量替换;
3、如果逃逸分析发现一个对象不会被外部访问,并且该对象可以被拆散,那么经过优化之后,并不直接生成该对象,而是在栈上创建若干个成员变量;
通过-XX:+EliminateAllocations可以开启标量替换, -XX:+PrintEliminateAllocations查看标量替换情况。

8.栈上分配

故名思议就是在栈上分配对象,其实目前Hotspot并没有实现真正意义上的栈上分配,实际上是标量替换。

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