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两段java代码的比较

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作者 正文
   发表时间:2008-05-31  
OO

第一个程序:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TailRecursionTest {
    public static void main(String[] args) {
        TailRecursionTest t = new TailRecursionTest();
        for (int i = 0; i < 10000; i++)
            t.a(0);
    }

    public void a(int j) {
        j++;
        List list = new ArrayList<Integer>(100000);
        // 对list进行处理
    }
}
 

    没啥特殊的,仅仅是为了测试,我们将a方法调用10000次,a方法创建一个有100000个元素的list的局部变量。
第二个程序:

 

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TailRecursionTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        TailRecursionTest2 t = new TailRecursionTest2();
        t.a(0);
    }

    public void a(int j) {
        System.out.println(j);
        j++;
        if (j == 10000)
            return;
        List list = new ArrayList<Integer>(100000);
        // 对list进行处理
        a(j);
    }
}

     也没啥特殊的,就是将循环换成了递归,a方法做的事情没变。两个都跑一下,程序1顺利结束,程序2出问题了,啥问题?如下:

161
162
163
164
165
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.ArrayList.<init>(Unknown Source)
    at TailRecursionTest2.a(TailRecursionTest2.java:17)
    at TailRecursionTest2.a(TailRecursionTest2.java:20)
    at TailRecursionTest2.a(TailRecursionTest2.java:20)
    at TailRecursionTest2.a(TailRecursionTest2.java:20)
    at TailRecursionTest2.a(TailRecursionTest2.java:20)

    我倒,才运行166次了,heap就满了。问题在哪呢?oh,yep,你肯定想到了,是不是重复创建list这个大集合引起的呢?它不是局部变量吗?怎么 也会溢出?是的,list是局部变量,在a的方法栈里引用着,指向heap上的大对象,更关键的问题在于,java是没有尾递归优化的,递归方法是不会使 用同一个栈帧,每一次递归调用,都将压入新的栈帧,并且这个栈帧上又new了一个list变量,引用着heap上新的一个大集合。随着栈深度的增加, jvm里维持着一条长长的方法调用轨迹以便你能回来,在方法没有返回之前,这些list变量一直被各自的栈帧引用着,不能被GC,你说,能不OOM吗?

    也许,你想到了个补救方法来挽救程序2,就是每次在处理完list后,我把它设置为null,不让栈帧继续引用着它,咱编写对gc友好的代码,这不就行了,试试:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TailRecursionTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        TailRecursionTest2 t = new TailRecursionTest2();
        t.a(0);
    }

    public void a(int j) {
        System.out.println(j);
        j++;
        if (j == 10000)
            return;
        List list = new ArrayList<Integer>(100000);
        // 对list进行处理
        list = null;  //gc友好
        a(j);
    }
}
 

    得意洋洋,我跑一下看看,这次跑到4000多次,但是:

......
4289
4290
4291
4292
java.lang.StackOverflowError
    at sun.nio.cs.ext.DoubleByteEncoder.encodeArrayLoop(Unknown Source)
    at sun.nio.cs.ext.DoubleByteEncoder.encodeLoop(Unknown Source)
    at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(Unknown Source)
 

    没办法啊,人家sun的jdk就是不支持尾递归优化(据说传闻在jdk5的某个版本是有尾递归优化的),很不给你面子的栈溢出了。ibm的jdk据说支持尾递归优化,上面这个程序在ibm的jdk上可能可以正常结束,未经测试。

总结:在java里,递归最好咱还是别用,老老实实地while、for;就算递归了,最好递归方法不要new太大的对象,除非你能确定递归的深度不是那么大,否则OOM和堆栈溢出的阴影将笼罩着你。

   发表时间:2008-05-31  
引用
# java.lang.StackOverflowError 
#     at sun.nio.cs.ext.DoubleByteEncoder.encodeArrayLoop(Unknown Source) 
#     at sun.nio.cs.ext.DoubleByteEncoder.encodeLoop(Unknown Source) 
#     at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(Unknown Source) 

文章很好,但是最后面的错误面显是堆栈溢出吖,又不是oom
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   发表时间:2008-05-31  
nihongye 写道
引用
# java.lang.StackOverflowError 
#     at sun.nio.cs.ext.DoubleByteEncoder.encodeArrayLoop(Unknown Source) 
#     at sun.nio.cs.ext.DoubleByteEncoder.encodeLoop(Unknown Source) 
#     at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(Unknown Source) 

文章很好,但是最后面的错误面显是堆栈溢出吖,又不是oom

是丫,我说了是堆栈溢出了 结论再改下。
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   发表时间:2008-05-31  
没细看,sorry,好像可以通过xss参数,支持更深的递归调用
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   发表时间:2008-05-31  
dennis_zane 写道

    没办法啊,人家sun的jdk就是不支持尾递归优化(据说传闻在jdk5的某个版本是有尾递归优化的),很不给你面子的栈溢出了。ibm的jdk据说支持尾递归优化,上面这个程序在ibm的jdk上可能可以正常结束,未经测试。

总结:在java里,递归最好咱还是别用,老老实实地while、for;就算递归了,最好递归方法不要new太大的对象,除非你能确定递归的深度不是那么大,否则OOM和堆栈溢出的阴影将笼罩着你。



  JDK不做尾部递归优化是有他的道理的。
  如果采用递归优化,显然有两条途径:
  1.在静态编译阶段做该优化。
   这样做的后果就是导致编译后的class字节码的语义发生了改变。就是从class文件反编译得不到原来的源代码了。
 2.在JIT阶段做该优化。
   这样可以避免编译过程中代码语义的变化。
   但会有其他问题,比较易见的一个是:如果在递归的某一层该方法抛出了一个异常,显然没做优化之前的堆栈轨迹与优化之后的堆栈轨迹是不一样的。
  再比如下面这段代码:

public class TailRecursionTest {

  private static int loop(int i) {
    return loop(i);
  }

  public static void main(String[] args) {
    loop(0);
  }
}

尾部优化之后应该是:
public class TailRecursionTest {

  private static int loop(int i) {
    while (true) {
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    loop(0);
  }
}


显然两段代码运行的结果不一样了:第一段会导致堆栈溢出,而第二段能一直运行下去。
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   发表时间:2008-05-31  
http://bugs.sun.com./bugdatabase/view_bug.do?bug_id=4726340
这个bug是2002年提出的,讲的就是这件事。
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   发表时间:2008-05-31  
第二个在ibm jdk 1.6.0正常结束
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   发表时间:2008-06-01  
Eastsun 写道

  JDK不做尾部递归优化是有他的道理的。
  如果采用递归优化,显然有两条途径:
  1.在静态编译阶段做该优化。
   这样做的后果就是导致编译后的class字节码的语义发生了改变。就是从class文件反编译得不到原来的源代码了。
 2.在JIT阶段做该优化。
   这样可以避免编译过程中代码语义的变化。
   但会有其他问题,比较易见的一个是:如果在递归的某一层该方法抛出了一个异常,显然没做优化之前的堆栈轨迹与优化之后的堆栈轨迹是不一样的。
  再比如下面这段代码:

public class TailRecursionTest {

  private static int loop(int i) {
    return loop(i);
  }

  public static void main(String[] args) {
    loop(0);
  }
}

尾部优化之后应该是:
public class TailRecursionTest {

  private static int loop(int i) {
    while (true) {
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    loop(0);
  }
}


显然两段代码运行的结果不一样了:第一段会导致堆栈溢出,而第二段能一直运行下去。

1、你说的第一点,貌似sun在jdk1.4还是1.5的编译器可以做尾递归优化,我一个同事那时候还做过测试,通过javap观察是通过invokedynamic指令实现的,现在用1.6再看,编译后的指令已经改成了invokestatic,去掉了尾递归优化。就语义的改变而言,我不认为有那么重要?需要反编译的场景很多吗?
2、嗯,这是个问题,可能在debug查错上做出误导。
就你举的代码例子,如果有尾递归优化,第一个程序不会堆栈溢出,行为其实跟程序2是一致的,尽管结构不一样。
楼上说在jdk6上程序2是可以正常的结束,可以证明ibm的jdk6是支持尾递归优化的,不知道是编译期优化,还是jit优化?又是基于何种考虑允许这种优化?
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   发表时间:2008-06-01  
Java doesn't support this optimization for a number of reasons, including:
     * the security model requires stack frame information
    * reflection relies on "stack crawling"
    * stack traces would be incomplete
    * debugging would be problematic
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   发表时间:2008-06-02  
第二段和第三段代码在webshpere5.1自带的JDK中顺利执行,应该是1.3的还是1.4的.不过可以确定的是J2EE标准遵循的是1.3的..
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