有没有办法知道特定程序运行的最大达到 JVM 调用堆栈深度？

Question

我今天一直在编写一个递归函数，递归深度取决于输入长度。

我想从纯粹的兴趣的角度来看，是否有某种方法可以监视特定程序执行期间的最大调用堆栈深度（可能在某些 JVM 日志或其他地方）？

经过一番思考，我可以想象一种分析方法来近似计算它，但这将非常耗时，并且需要对 JVM 内部结构和字节码有相当好的了解。

JVM 允许配置堆栈大小内存的限制，但我从未见过有关如何获得实际达到限制的任何信息，而不是内存大小单位，而是分配的堆栈帧数。

Answer 1

可以轻松地制作 JVMTI 代理，该代理将跟踪 MethodEntry / MethodExit 事件并相应地增加或减少堆栈深度计数器。这是此类代理的示例。当程序结束时，它会打印记录的最大 Java 堆栈深度。

#include <jvmti.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

static volatile int max_depth = 0;

static int adjust_stack_depth(jvmtiEnv *jvmti, int delta) {
    intptr_t depth = 0;
    (*jvmti)->GetThreadLocalStorage(jvmti, NULL, (void**)&depth);
    (*jvmti)->SetThreadLocalStorage(jvmti, NULL, (const void*)(depth + delta));
    return (int)depth;
}

void JNICALL MethodEntry(jvmtiEnv *jvmti, JNIEnv* jni, jthread thread, jmethodID method) {
    adjust_stack_depth(jvmti, +1);
}

void JNICALL MethodExit(jvmtiEnv *jvmti, JNIEnv* jni, jthread thread, jmethodID method,
                        jboolean was_popped_by_exception, jvalue return_value) {
    int depth = adjust_stack_depth(jvmti, -1);
    if (depth > max_depth) {
        max_depth = depth;  // TODO: replace with atomic CAS to avoid race condition
    }
}

JNIEXPORT jint JNICALL Agent_OnLoad(JavaVM *vm, char *options, void *reserved) {
    jvmtiEnv* jvmti;
    (*vm)->GetEnv(vm, (void**)&jvmti, JVMTI_VERSION_1_0);

    jvmtiCapabilities capabilities = {0};
    capabilities.can_generate_method_entry_events = 1;
    capabilities.can_generate_method_exit_events = 1;
    (*jvmti)->AddCapabilities(jvmti, &capabilities);

    jvmtiEventCallbacks callbacks = {0};
    callbacks.MethodEntry = MethodEntry;
    callbacks.MethodExit = MethodExit;
    (*jvmti)->SetEventCallbacks(jvmti, &callbacks, sizeof(callbacks));

    (*jvmti)->SetEventNotificationMode(jvmti, JVMTI_ENABLE, JVMTI_EVENT_METHOD_ENTRY, NULL);
    (*jvmti)->SetEventNotificationMode(jvmti, JVMTI_ENABLE, JVMTI_EVENT_METHOD_EXIT, NULL);

    return 0;
}

JNIEXPORT void JNICALL Agent_OnUnload(JavaVM *vm) {
    printf("Max stack depth = %d\n", max_depth);
}

编译：

gcc -fPIC -shared -I $JAVA_HOME/include -I $JAVA_HOME/include/linux -o libmaxdepth.so maxdepth.c

运行：

java -agentpath:/path/to/libmaxdepth.so MyProgram

但是，跟踪每个方法的进入和退出是非常昂贵的。一个不太准确但更有效的替代方案是采样分析器，它定期记录正在运行的线程的堆栈跟踪，例如async-profiler 或 Java Flight Recorder。