一个用于演示的简单类:

public class Main {

    private static int counter = 0;

    public static void main(String[] args) {
        try {
            f();
        } catch (StackOverflowError e) {
            System.out.println(counter);
        }
    }

    private static void f() {
        counter++;
        f();
    }
}

上面的程序我执行了5次，结果是:

22025
22117
15234
21993
21430

为什么每次结果都不一样？

我尝试设置最大堆栈大小(例如 -Xss256k)。结果会更加一致，但每次都不相同。

Java 版本:

java version "1.8.0_72"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_72-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.72-b15, mixed mode)

编辑

当 JIT 被禁用时 (-Djava.compiler=NONE) 我总是得到相同的数字 (11907)。

这是有道理的，因为 JIT 优化可能会影响堆栈帧的大小，而且 JIT 所做的工作肯定会在执行之间有所不同。

尽管如此，我认为如果通过引用有关该主题的一些文档和/或 JIT 在此特定示例中所做的工作的具体示例来证实这一理论，这将是有益的，这会导致帧大小发生变化。

最佳答案

观察到的差异是由后台 JIT 编译引起的。

流程如下:

1. 方法 f() 开始在解释器中执行。
2. 在多次调用(大约 250 次)之后，该方法被安排编译。
3. 编译器线程与应用程序线程并行工作。同时该方法继续在解释器中执行。
4. 一旦编译器线程完成编译，方法入口点就会被替换，因此下一次调用 f() 将调用该方法的编译版本。

应用程序线程和 JIT 编译器线程之间基本上存在竞争。在方法的编译版本准备好之前，解释器可能会执行不同数量的调用。最后是解释和编译帧的混合。

难怪编译框架布局与解释框架布局不同。编译后的帧通常更小；他们不需要将所有执行上下文存储在堆栈上(方法引用、常量池引用、分析器数据、所有参数、表达式变量等)

此外，Tiered Compilation 还有更多的比赛可能性(自 JDK 8 起默认)。可以有 3 种类型的帧的组合:解释器、C1 和 C2(见下文)。

让我们做一些有趣的实验来支持这个理论。

1. 纯解释模式。没有 JIT 编译。
   没有比赛 => 稳定的结果。

   $ java -Xint Main
   11895
   11895
   11895
   

2. 禁用后台编译。 JIT 已开启，但与应用程序线程同步。
   不再有比赛，但由于编译帧，调用次数现在更高。

   $ java -XX:-BackgroundCompilation Main
   23462
   23462
   23462
   

3. 在执行之前用 C1 编译所有内容。与之前的情况不同，堆栈上不会有解释的帧，因此数量会高一些。

   $ java -Xcomp -XX:TieredStopAtLevel=1 Main
   23720
   23720
   23720
   

4. 现在用 C2在执行之前编译所有东西。这将产生具有最小帧的最优化代码。调用次数最多。

   $ java -Xcomp -XX:-TieredCompilation Main
   59300
   59300
   59300
   

   由于默认堆栈大小为 1M，这应该意味着现在的帧只有 16 个字节长。是吗？

   $ java -Xcomp -XX:-TieredCompilation -XX:CompileCommand=print,Main.f Main
   
     0x00000000025ab460: mov    %eax,-0x6000(%rsp)    ; StackOverflow check
     0x00000000025ab467: push   %rbp                  ; frame link
     0x00000000025ab468: sub    $0x10,%rsp            
     0x00000000025ab46c: movabs $0xd7726ef0,%r10      ; r10 = Main.class
     0x00000000025ab476: addl   $0x2,0x68(%r10)       ; Main.counter += 2
     0x00000000025ab47b: callq  0x00000000023c6620    ; invokestatic f()
     0x00000000025ab480: add    $0x10,%rsp
     0x00000000025ab484: pop    %rbp                  ; pop frame
     0x00000000025ab485: test   %eax,-0x23bb48b(%rip) ; safepoint poll
     0x00000000025ab48b: retq
   

   其实这里的帧是32字节，但是JIT已经内联了一层递归。

5. 最后，让我们看看混合堆栈跟踪。为了得到它，我们将在 StackOverflowError 上使 JVM 崩溃(调试版本中可用的选项)。

   $ java -XX:AbortVMOnException=java.lang.StackOverflowError Main
   

   故障转储 hs_err_pid.log 包含详细的堆栈跟踪，我们可以在其中找到底部的解释帧、中间的 C1 帧和顶部的 C2 帧。

   Java frames: (J=compiled Java code, j=interpreted, Vv=VM code)
   J 164 C2 Main.f()V (12 bytes) @ 0x00007f21251a5958 [0x00007f21251a5900+0x0000000000000058]
   J 164 C2 Main.f()V (12 bytes) @ 0x00007f21251a5920 [0x00007f21251a5900+0x0000000000000020]
     // ... repeated 19787 times ...
   J 164 C2 Main.f()V (12 bytes) @ 0x00007f21251a5920 [0x00007f21251a5900+0x0000000000000020]
   J 163 C1 Main.f()V (12 bytes) @ 0x00007f211dca50ec [0x00007f211dca5040+0x00000000000000ac]
   J 163 C1 Main.f()V (12 bytes) @ 0x00007f211dca50ec [0x00007f211dca5040+0x00000000000000ac]
     // ... repeated 1866 times ...
   J 163 C1 Main.f()V (12 bytes) @ 0x00007f211dca50ec [0x00007f211dca5040+0x00000000000000ac]
   j  Main.f()V+8
   j  Main.f()V+8
     // ... repeated 1839 times ...
   j  Main.f()V+8
   j  Main.main([Ljava/lang/String;)V+0
   v  ~StubRoutines::call_stub
   

关于java - 为什么导致 StackOverflowError 的递归方法的调用次数在程序运行之间会有所不同？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/35517934/