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我决定尝试一些实验,看看我能发现堆栈帧的大小,以及当前执行的代码在堆栈中的距离。我们可能会在这里研究两个有趣的问题:

  1. 当前代码在堆栈深处有多少层?
  2. 当前方法在达到 a 之前可以达到多少级递归StackOverflowError

当前执行代码的堆栈深度

这是我能想到的最好的:

public static int levelsDeep() {
    try {
        throw new SomeKindOfException();
    } catch (SomeKindOfException e) {
        return e.getStackTrace().length;
    }
}

这似乎有点hacky。它生成并捕获异常,然后查看堆栈跟踪的长度。

不幸的是,它似乎也有一个致命的限制,即返回的堆栈跟踪的最大长度为 1024。超出此范围的任何内容都将被取消,因此此方法可以返回的最大值为 1024。

问题:

有没有更好的方法来做到这一点,它不是那么 hacky 并且没有这个限制?

对于它的价值,我的猜测是没有:Throwable.getStackTraceDepth()是本机调用,这表明(但没有证明)它不能在纯 Java 中完成。

确定我们还剩下多少递归深度

我们可以达到的层数将由(a)堆栈帧的大小和(b)剩余的堆栈数量决定。让我们不要担心堆栈帧的大小,只需看看在我们达到StackOverflowError.

这是我这样做的代码:

public static int stackLeft() {
    try {
        return 1+stackLeft();
    } catch (StackOverflowError e) {
        return 0;
    }
}

它的工作令人钦佩,即使它与剩余堆栈量成线性关系。但这是非常非常奇怪的部分。在 64 位 Java 7(OpenJDK 1.7.0_65)上,结果完全一致:9,923,在我的机器上(Ubuntu 14.04 64 位)。但是 Oracle 的 Java 8 (1.8.0_25) 给了我不确定的结果:我得到的记录深度在大约 18,500 到 20,700 之间。

现在为什么它会是非确定性的?应该有一个固定的堆栈大小,不是吗?所有的代码对我来说都是确定性的。

我想知道错误捕获是否有些奇怪,所以我尝试了这个:

public static long badSum(int n) {
    if (n==0)
        return 0;
    else
        return 1+badSum(n-1);
}

显然,这将返回给定的输入,或者溢出。

同样,我得到的结果在 Java 8 上是不确定的。如果我调用badSum(14500),它将给我StackOverflowError大约一半的时间,而另一半则返回 14500。但在 Java 7 OpenJDK 上,它是一致的:badSum(9160)完成得很好,并且badSum(9161)溢出。

问题:

为什么 Oracle 的 Java 8 上的最大递归深度是不确定的?为什么它在 OpenJDK 7 上是确定性的?

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观察到的行为受 HotSpot 优化器的影响,但这不是唯一的原因。当我运行以下代码时

public static void main(String[] argv) {
    System.out.println(System.getProperty("java.version"));
    System.out.println(countDepth());
    System.out.println(countDepth());
    System.out.println(countDepth());
    System.out.println(countDepth());
    System.out.println(countDepth());
    System.out.println(countDepth());
    System.out.println(countDepth());
}
static int countDepth() {
    try { return 1+countDepth(); }
    catch(StackOverflowError err) { return 0; }
}

启用 JIT 后,我得到如下结果:

> f:\Software\jdk1.8.0_40beta02\bin\java -Xss68k -server -cp build\classes X
1.8.0_40-ea
2097
4195
4195
4195
12587
12587
12587

> f:\Software\jdk1.8.0_40beta02\bin\java -Xss68k -server -cp build\classes X
1.8.0_40-ea
2095
4193
4193
4193
12579
12579
12579

> f:\Software\jdk1.8.0_40beta02\bin\java -Xss68k -server -cp build\classes X
1.8.0_40-ea
2087
4177
4177
12529
12529
12529
12529

在这里,JIT 的效果清晰可见,显然优化后的代码需要更少的堆栈空间,并且显示启用了分层编译(确实,-XX:-TieredCompilation如果程序运行时间足够长,则使用显示单次跳转)。

相反,在禁用 JIT 的情况下,我得到以下结果:

> f:\Software\jdk1.8.0_40beta02\bin\java -Xss68k -server -Xint -cp build\classes X
1.8.0_40-ea
2104
2104
2104
2104
2104
2104
2104

> f:\Software\jdk1.8.0_40beta02\bin\java -Xss68k -server -Xint -cp build\classes X
1.8.0_40-ea
2076
2076
2076
2076
2076
2076
2076

> f:\Software\jdk1.8.0_40beta02\bin\java -Xss68k -server -Xint -cp build\classes X
1.8.0_40-ea
2105
2105
2105
2105
2105
2105
2105

这些值仍然不同,但在单个运行时线程内没有变化,而且幅度较小。

因此,如果优化器可以减少每次方法调用所需的堆栈空间(例如由于内联),那么(相当小的)差异会变得更大。

什么会导致这样的差异?我不知道这个 JVM 是如何做到的,但一种情况可能是强制堆栈限制的方式需要堆栈结束地址的某种对齐(例如匹配内存页面大小),而内存分配返回具有起始地址的内存具有较弱的对齐保证。将这样的场景与ASLR结合起来,在对齐要求的大小范围内可能总是存在差异。

于 2014-11-20T19:22:08.000 回答
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Why is the maximum recursion depth non-deterministic on Oracle's Java 8? And why is it deterministic on OpenJDK 7?

关于这一点,可能与垃圾收集的变化有关。Java 每次可以为 gc 选择不同的模式。http://vaskoz.wordpress.com/2013/08/23/java-8-garbage-collectors/

于 2014-11-20T16:12:17.293 回答
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它已被弃用,但您可以Thread.countStackFrames()尝试

public static int levelsDeep() {
    return Thread.currentThread().countStackFrames();       
}

根据 Javadoc,

已弃用此调用的定义取决于suspend()已弃用的 。此外,此调用的结果从未明确定义。

计算此线程中的堆栈帧数。线程必须暂停。

至于为什么你观察到非确定性的行为,我只能假设它是 JIT 和垃圾收集器的某种组合。

于 2014-11-20T16:14:25.493 回答
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您不需要捕获异常,只需像这样创建一个:

新 Throwable().getStackTrace()

或者:

Thread.currentThread().getStackTrace()

它仍然是 hacky,因为结果是特定于 JVM 实现的。JVM 可能会决定修剪结果以获得更好的性能。

于 2014-12-19T09:33:04.773 回答