doseq 函数多个绑定导致 "ClassFormatError: Invalid Method Code length"

Question

重要性能说明 新的实现对于自定义可折叠但未分块的集合更快，并且对于大量绑定也更快。原始实现针对分块集合进行了手动优化，在更大的分块集合/较小的绑定计数场景中占优势，这可能是由于 reduce 的函数调用/返回跟踪开销。详细信息在注释中。
筛选者
补丁 doseq.patch

`
user=> (def a1 (range 10))

'user/a1

user=> (doseq [x1 a1 x2 a1 x3 a1 x4 a1 x5 a1 x6 a1 x7 a1 x8 a1] (do))
CompilerException java.lang.ClassFormatError: Invalid method Code length 69883 in class file user$eval1032, compiling:(NO_SOURCE_PATH:2:1)
`

虽然这个例子很愚蠢，但我们已经遇到了几次这种情况。当只有几行代码时突然出现代码长度错误，这相当令人惊讶。

Answer 1

评论者：hiredman

在 JDK 1.8.0 和 Clojure 1.6 中可以重现

Answer 2

评论者：bronsa

对此问题的潜在解决方法是让 doseq 生成类似 for 的中间函数，而不是直接展开所有代码。

Answer 3

由gshayban发表的评论：

Existing doseq handles chunked-traversal internally, deciding the
mechanics of traversal for a seq.  In addition to possibly conflating
concerns, this is causing a code explosion blowup when more bindings are
added, approx 240 bytes of bytecode per binding (without modifiers).

This approach redefs doseq later in core.clj, after protocol-based
reduce (and other modern conveniences like destructuring.)

It supports the existing :let, :while, and :when modifiers.

New is a stronger assertion that modifiers cannot come before binding
expressions.  (Same semantics as let, i.e. left to right)

valid:  (link: x coll :when (foo x))
invalid: (link: :when (foo x) x coll)

This implementation does not suffer from the code explosion problem.
About 25 bytes of bytecode + 1 fn per binding.

Implementing this without destructuring was not a party, luckily reduce
is defined later in core.

Answer 4

由jafingerhut发表的评论：

对于审阅这个补丁的人来说，注意在文件test/clojure/test_clojure/for.clj中已经有很多测试doseq函数正确性的测试。这可能并不明显，但每个使用deftest-both定义的for测试方案，都是对for的测试，同时也是对doseq的测试。

关于doseq当前实现的讨论：问题不仅仅是每个绑定占用太多字节，而是代码的大小会因为每一个额外的绑定而翻倍。请看以下结果，这些结果测量的是宏扩展后的形式的大小，而不是字节码的大小，但在这里这两个量应该是线性相关的。

`
(defn formsize [form]
(count (with-out-str (print (macroexpand form)))))

user=> (formsize '(doseq [x (range 10)] (print x)))
652
user=> (formsize '(doseq [x (range 10) y (range 10)] (print x y)))
1960
user=> (formsize '(doseq [x (range 10) y (range 10) z (range 10)] (print x y z)))
4584
user=> (formsize '(doseq [x (range 10) y (range 10) z (range 10) w (range 10)] (print x y z w)))
9947
user=> (formsize '(doseq [x (range 10) y (range 10) z (range 10) w (range 10) p (range 10)] (print x y z w p)))
20997
`

以下是2014年6月25日Ghadi补丁doseq.patch发布后的相同表达式的结果

user=> (formsize '(doseq [x (range 10)] (print x))) 93 user=> (formsize '(doseq [x (range 10) y (range 10)] (print x y))) 170 user=> (formsize '(doseq [x (range 10) y (range 10) z (range 10)] (print x y z))) 247 user=> (formsize '(doseq [x (range 10) y (range 10) z (range 10) w (range 10)] (print x y z w))) 324 user=> (formsize '(doseq [x (range 10) y (range 10) z (range 10) w (range 10) p (range 10)] (print x y z w p))) 401

最好也能看到带有和没有这个补丁的性能结果。

Answer 5

由stu发表的评论：

以下是测试中，新实现称为"doseq2"，相对原始实现"doseq"。

`
(def hund (into [] (range 100)))
(def ten (into [] (range 10)))
(def arr (int-array 100))
(def s "superduper")

;; 大序列，较少绑定：doseq2 失败
(dotimes [_ 5]
(time (doseq [a (range 100000000)])))
;; 1.2秒

(dotimes [_ 5]
(time (doseq2 [a (range 100000000)])))
;; 1.8秒

;; 小型未分块可折叠序列，较少绑定：doseq2 赢
(dotimes [_ 5]
(time (doseq [a s b s c s])))
;; 0.5秒

(dotimes [_ 5]
(time (doseq2 [a s b s c s])))
;; 0.2秒

(dotimes [_ 5]
(time (doseq [a arr b arr c arr])))
;; 40毫秒

(dotimes [_ 5]
(time (doseq2 [a arr b arr c arr])))
;; 8毫秒

;; 小型分块可折叠序列，较少绑定：doseq2 失败
(dotimes [_ 5]
(时间 (doseq [a hund b hund c hund])))
;; 2 毫秒

(dotimes [_ 5]
(时间 (doseq2 [a hund b hund c hund])))
;; 8毫秒

;; 更多绑定：doseq2 获得的性能越来越高
(dotimes [_ 5]
(时间 (doseq [a ten b ten c ten d ten ])))
;; 2 毫秒

(dotimes [_ 5]
(时间 (doseq2 [a ten b ten c ten d ten ])))
;; 0.4 毫秒

(dotimes [_ 5]
(时间 (doseq [a ten b ten c ten d ten e ten])))
;; 18 毫秒

(dotimes [_ 5]
(时间 (doseq2 [a ten b ten c ten d ten e ten])))
;; 1 毫秒
`

Answer 6

由gshayban发表的评论：

嗯，我无法再现你的结果。

我不确定你是否正在使用 lein 测试，在什么平台上，有什么 JVM 选项。

我们可以使用这个小的测试框架直接测试 clojure.jar 吗？我已经附上了测试框架和两个运行结果（一个使用默认堆，另一个使用 3GB 堆和 G1GC）

我还添加了中等和小的（范围）。

根据经验，除了小范围外，doseq2 在所有情况下都表现得更好。使用 criterium 显示 doseq2 的性能差距更大。

我已经将结果并排放置，以便更容易查看。

`
core/doseq doseq2
"经过时间：1610.865146 毫秒" "经过时间：2315.427573 毫秒"
"经过时间：2561.079069 毫秒" "经过时间：2232.479584 毫秒"
"经过时间：2446.674237 毫秒" "经过时间：2234.556301 毫秒"
"经过时间：2443.129809 毫秒" "经过时间：2224.302855 毫秒"
"经过时间：2456.406103 毫秒" "经过时间：2210.383112 毫秒"

;; 中等范围，少数绑定
core/doseq doseq2
"经过时间：28.383197 毫秒" "经过时间：31.676448 毫秒"
"经过时间：13.908323 毫秒" "经过时间：11.136818 毫秒"
"经过时间：18.956345 毫秒" "经过时间：11.137122 毫秒"
"经过时间：12.367901 毫秒" "经过时间：11.049121 毫秒"
"经过时间：13.449006 毫秒" "经过时间：11.141385 毫秒"

;; 小范围，少数绑定
core/doseq doseq2
"经过时间：0.386334 毫秒" "经过时间：0.372388 毫秒"
"经过时间：0.10521 毫秒" "经过时间：0.203328 毫秒"
"经过时间：0.083378 毫秒" "经过时间：0.179116 毫秒"
"经过时间：0.097281 毫秒" "经过时间：0.150563 毫秒"
"经过时间：0.095649 毫秒" "经过时间：0.167609 毫秒"

;; 小的未分块可缩减，少数绑定
core/doseq doseq2
"经过时间：2.351466 毫秒" "经过时间：2.749858 毫秒"
"经过时间：0.755616 毫秒" "经过时间：0.80578 毫秒"
"经过时间：0.664072 毫秒" "经过时间：0.661074 毫秒"
"经过时间：0.549186 毫秒" "经过时间：0.712239 毫秒"
"经过时间：0.551442 毫秒" "经过时间：0.518207 毫秒"

core/doseq doseq2
"经过时间：95.237101 毫秒" "经过时间：55.3067 毫秒"
"经过时间：41.030972 毫秒" "经过时间：30.817747 毫秒"
"经过时间：42.107288 毫秒" "经过时间：19.535747 毫秒"
"经过时间：41.088291 毫秒" "经过时间：4.099174 毫秒"
"经过时间：41.03616 毫秒" "经过时间：4.084832 毫秒"

;; 小的分块可缩减，少数绑定
core/doseq doseq2
"经过时间：31.793603 毫秒" "经过时间：40.082492 毫秒"
"经过时间：17.302798 毫秒" "经过时间：28.286991 毫秒"
"经过时间：17.212189 msecs" "经过时间：14.897374 msecs"
"经过时间：17.266534 毫秒" "经过时间：10.248547 毫秒"
"经过时间：17.227381 毫秒" "经过时间：10.022326 毫秒"

;; 更多绑定
core/doseq doseq2
"经过时间：4.418727 毫秒" "经过时间：2.685198 毫秒"
"经过时间：2.421063 毫秒" "经过时间：2.384134 毫秒"
"经过时间：2.210393 毫秒" "经过时间：2.341696 毫秒"
"经过时间：2.450744 毫秒" "经过时间：2.339638 毫秒"
"经过时间：2.223919 毫秒" "经过时间：2.372942 毫秒"

core/doseq doseq2
"已用时间：28.869393 毫秒" "已用时间：2.997713 毫秒"
"已用时间：22.414038 毫秒" "已用时间：1.807955 毫秒"
"已用时间：21.913959 毫秒" "已用时间：1.870567 毫秒"
"已用时间：22.357315 毫秒" "已用时间：1.904163 毫秒"
"已用时间：21.138915 毫秒" "已用时间：1.694175 毫秒"
`

Answer 7

由gshayban发表的评论：

幸好基准测试包含空的 doseq 主体，以便隔离遍历的开销。然而，这仅代表实际真实代码的 0%。

至少对于第一个基准测试（大块 seq），增加一些微小的作业并没有显著改变结果。对 (map str (link: a)) 亦是如此

`
(range 10000000) => (map str [a])
core/doseq
"已用时间：586.822389 毫秒"
"已用时间：563.640203 毫秒"
"已用时间：369.922975 毫秒"
"已用时间：366.164601 毫秒"
"已用时间：373.27327 毫秒"
doseq2
"已用时间：419.704021 毫秒"
"已用时间：371.065783 毫秒"
"已用时间：358.779231 毫秒"
"已用时间：363.874448 毫秒"
"已用时间：368.059586 毫秒"

`

亦或内置操作如 (inc a)

`

(range 10000000)
core/doseq
"已用时间：317.091849 毫秒"
"已用时间：272.360988 毫秒"
"已用时间：215.501737 毫秒"
"已用时间：206.639181 毫秒"
"已用时间：206.883343 毫秒"
doseq2
"已用时间：241.475974 毫秒"
"已用时间：193.154832 毫秒"
"已用时间：198.757873 毫秒"
"已用时间：197.803042 毫秒"
"已用时间：200.603786 毫秒"
`

我仍然发现基于 reduce 的 doseq 优于原始版本，除了小 seqs

Answer 8

由gshayban发表的评论：

以下形式的代码与这个补丁不兼容

(go (doseq [c chs] (>! c :foo)))

因为 go 宏不遍历 fn 边界。我所知的唯一此类代码是 core.async/mapcat**，这是一个支持已标记为弃用的 fn 的私密 fn。

Answer 9

由gshayban发表的评论：

我发现刚刚添加了 #’clojure.core/run!，它也有类似的限制

Answer 10

评论者：richhickey

请考虑 Ghadi 的反馈，特别是关于关闭（closures）的部分。

Answer 11

由gshayban发表的评论：

由于过多的控制流，在go形式下，doseq（链接：1）的当前扩展不如理想，状态机中有14个状态，而循环/递归中只有7个。

(链接：1) (go ... doseq) 与 (go ... loop/recur) 的宏展开比较
https://gist.github.com/ghadishayban/639009900ce1933256a1

Answer 12

评论者：bronsa

相关：CLJ-77

Answer 13

评论者：bronsa

针对此问题的通用解决方案是在方法太大时自动分割方法，例如使用 https://bitbucket.org/sperber/asm-method-size

Answer 14

由gshayban发表的评论：

示例doseq实现和宏展开，不会导致字节码指数级增长。它也不使用任何lambda，因此适用于core.async。
https://gist.github.com/ghadishayban/fe84eb8db78f23be68e20addf467c4d4
它为seqs/bindings使用显式栈。
它还没有处理任何分块或修饰符。

Answer 15

参考资料：[https://clojure.atlassian.net/browse/CLJ-1322](https://clojure.atlassian.net/browse/CLJ-1322)（由arcatan报告）