Java中的StackOverflowError錯誤問題及解決方法

更新時間：2022年07月11日 10:38:35 作者：sofia

這篇文章主要介紹了Java中的StackOverflowError錯誤,在本文中，我們仔細研究了StackOverflower錯誤，包括Java代碼如何導(dǎo)致它，以及我們?nèi)绾卧\斷和修復(fù)它，需要的朋友可以參考下

StackOverflowError簡介

StackOverflowError可能會讓Java開發(fā)人員感到惱火，因為它是我們可能遇到的最常見的運行時錯誤之一。在本文中，我們將通過查看各種代碼示例以及如何處理它來了解此錯誤是如何發(fā)生的。 Stack Frames和StackOverflowerError的發(fā)生方式讓我們從基礎(chǔ)開始。調(diào)用方法時，將在調(diào)用堆棧上創(chuàng)建新的堆棧幀（stack frame）。該堆棧框架包含被調(diào)用方法的參數(shù)、其局部變。

StackOverflowError 可能會讓Java開發(fā)人員感到惱火，因為它是我們可能遇到的最常見的運行時錯誤之一。

在本文中，我們將通過查看各種代碼示例以及如何處理它來了解此錯誤是如何發(fā)生的。

Stack Frames和StackOverflowerError的發(fā)生方式

讓我們從基礎(chǔ)開始。調(diào)用方法時，將在調(diào)用堆棧上創(chuàng)建新的堆棧幀（stack frame）。該堆?？蚣馨徽{(diào)用方法的參數(shù)、其局部變量和方法的返回地址，即在被調(diào)用方法返回后應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行方法的點。

堆棧幀的創(chuàng)建將繼續(xù)，直到到達嵌套方法中的方法調(diào)用結(jié)束。

在此過程中，如果JVM遇到?jīng)]有空間創(chuàng)建新堆棧幀的情況，它將拋出 StackOverflower 錯誤。

JVM遇到這種情況的最常見原因是未終止/無限遞歸——StackOverflowerr的Javadoc描述提到，錯誤是由于特定代碼段中的遞歸太深而引發(fā)的。

然而，遞歸并不是導(dǎo)致此錯誤的唯一原因。在應(yīng)用程序不斷從方法內(nèi)調(diào)用方法直到堆棧耗盡的情況下，也可能發(fā)生這種情況。這是一種罕見的情況，因為沒有開發(fā)人員會故意遵循糟糕的編碼實踐。另一個罕見的原因是方法中有大量局部變量。

當(dāng)應(yīng)用程序設(shè)計為類之間具有循環(huán)關(guān)系時，也可以拋出StackOverflowError。在這種情況下，會重復(fù)調(diào)用彼此的構(gòu)造函數(shù)，從而引發(fā)此錯誤。這也可以被視為遞歸的一種形式。

另一個引起此錯誤的有趣場景是，如果一個類在同一個類中作為該類的實例變量實例化。這將導(dǎo)致一次又一次（遞歸）調(diào)用同一類的構(gòu)造函數(shù)，最終導(dǎo)致堆棧溢出錯誤。

StackOverflowerError正在運行

在下面所示的示例中，由于意外遞歸，開發(fā)人員忘記為遞歸行為指定終止條件，將拋出StackOverflowError錯誤：

public class UnintendedInfiniteRecursion {
    public int calculateFactorial(int number) {
        return number * calculateFactorial(number - 1);
    }
}

在這里，對于傳遞到方法中的任何值，在任何情況下都會引發(fā)錯誤：

public class UnintendedInfiniteRecursionManualTest {
    @Test(expected = <a  rel="external nofollow"  rel="external nofollow"      title="查看更多關(guān)于 StackOverflowError 的文章" target="_blank">StackOverflowError</a>.class)
    public void givenPositiveIntNoOne_whenCalFact_thenThrowsException() {
        int numToCalcFactorial= 1;
        UnintendedInfiniteRecursion uir 
          = new UnintendedInfiniteRecursion();
        
        uir.calculateFactorial(numToCalcFactorial);
    }
    
    @Test(expected = StackOverflowError.class)
    public void givenPositiveIntGtOne_whenCalcFact_thenThrowsException() {
        int numToCalcFactorial= 2;
        UnintendedInfiniteRecursion uir 
          = new UnintendedInfiniteRecursion();
        
        uir.calculateFactorial(numToCalcFactorial);
    }
    
    @Test(expected = StackOverflowError.class)
    public void givenNegativeInt_whenCalcFact_thenThrowsException() {
        int numToCalcFactorial= -1;
        UnintendedInfiniteRecursion uir 
          = new UnintendedInfiniteRecursion();
        
        uir.calculateFactorial(numToCalcFactorial);
    }
}

但是，在下一個示例中，指定了終止條件，但如果將值 -1 傳遞給 calculateFactorial（） 方法，則永遠不會滿足終止條件，這會導(dǎo)致未終止/無限遞歸：

public class InfiniteRecursionWithTerminationCondition {
    public int calculateFactorial(int number) {
       return number == 1 ? 1 : number * calculateFactorial(number - 1);
    }
}

這組測試演示了此場景：

public class InfiniteRecursionWithTerminationConditionManualTest {
    @Test
    public void givenPositiveIntNoOne_whenCalcFact_thenCorrectlyCalc() {
        int numToCalcFactorial = 1;
        InfiniteRecursionWithTerminationCondition irtc 
          = new InfiniteRecursionWithTerminationCondition();

        assertEquals(1, irtc.calculateFactorial(numToCalcFactorial));
    }

    @Test
    public void givenPositiveIntGtOne_whenCalcFact_thenCorrectlyCalc() {
        int numToCalcFactorial = 5;
        InfiniteRecursionWithTerminationCondition irtc 
          = new InfiniteRecursionWithTerminationCondition();

        assertEquals(120, irtc.calculateFactorial(numToCalcFactorial));
    }

    @Test(expected = StackOverflowError.class)
    public void givenNegativeInt_whenCalcFact_thenThrowsException() {
        int numToCalcFactorial = -1;
        InfiniteRecursionWithTerminationCondition irtc 
          = new InfiniteRecursionWithTerminationCondition();

        irtc.calculateFactorial(numToCalcFactorial);
    }
}

在這種特殊情況下，如果將終止條件簡單地表示為：

public class RecursionWithCorrectTerminationCondition {
    public int calculateFactorial(int number) {
        return number <= 1 ? 1 : number * calculateFactorial(number - 1);
    }
}

下面的測試在實踐中顯示了這種情況：

public class RecursionWithCorrectTerminationConditionManualTest {
    @Test
    public void givenNegativeInt_whenCalcFact_thenCorrectlyCalc() {
        int numToCalcFactorial = -1;
        RecursionWithCorrectTerminationCondition rctc 
          = new RecursionWithCorrectTerminationCondition();

        assertEquals(1, rctc.calculateFactorial(numToCalcFactorial));
    }
}

現(xiàn)在讓我們來看一個場景，其中StackOverflowError錯誤是由于類之間的循環(huán)關(guān)系而發(fā)生的。讓我們考慮 ClassOne 和 ClassTwo ，它們在其構(gòu)造函數(shù)中相互實例化，從而產(chǎn)生循環(huán)關(guān)系：

public class ClassOne {
    private int oneValue;
    private ClassTwo clsTwoInstance = null;
    
    public ClassOne() {
        oneValue = 0;
        clsTwoInstance = new ClassTwo();
    }
    
    public ClassOne(int oneValue, ClassTwo clsTwoInstance) {
        this.oneValue = oneValue;
        this.clsTwoInstance = clsTwoInstance;
    }
}

public class ClassTwo {
    private int twoValue;
    private ClassOne clsOneInstance = null;
    
    public ClassTwo() {
        twoValue = 10;
        clsOneInstance = new ClassOne();
    }
    
    public ClassTwo(int twoValue, ClassOne clsOneInstance) {
        this.twoValue = twoValue;
        this.clsOneInstance = clsOneInstance;
    }
}

現(xiàn)在讓我們假設(shè)我們嘗試實例化ClassOne，如本測試中所示：

public class CyclicDependancyManualTest {
    @Test(expected = StackOverflowError.class)
    public void whenInstanciatingClassOne_thenThrowsException() {
        ClassOne obj = new ClassOne();
    }
}

這最終導(dǎo)致了StackOverflowError錯誤，因為 ClassOne 的構(gòu)造函數(shù)實例化了 ClassTwo ，而 ClassTwo 的構(gòu)造函數(shù)再次實例化了 ClassOne 。這種情況反復(fù)發(fā)生，直到它溢出堆棧。

接下來，我們將看看當(dāng)一個類作為該類的實例變量在同一個類中實例化時會發(fā)生什么。

如下一個示例所示， AccountHolder 將自身實例化為實例變量 JointaCountHolder ：

public class AccountHolder {
    private String firstName;
    private String lastName;
    
    AccountHolder jointAccountHolder = new AccountHolder();
}

當(dāng) AccountHolder 類實例化時，由于構(gòu)造函數(shù)的遞歸調(diào)用，會引發(fā)StackOverflowError錯誤，如本測試中所示：

public class AccountHolderManualTest {
    @Test(expected = StackOverflowError.class)
    public void whenInstanciatingAccountHolder_thenThrowsException() {
        AccountHolder holder = new AccountHolder();
    }
}

解決StackOverflowError

當(dāng)遇到StackOverflowError堆棧溢出錯誤時，最好的做法是仔細檢查堆棧跟蹤，以識別行號的重復(fù)模式。這將使我們能夠定位具有問題遞歸的代碼。

讓我們研究一下由我們前面看到的代碼示例引起的幾個堆棧跟蹤。

如果忽略預(yù)期的異常聲明，則此堆棧跟蹤由 InfiniteCursionWithTerminationConditionManualTest 生成：

java.lang.StackOverflowError
 at c.b.s.InfiniteRecursionWithTerminationCondition
  .calculateFactorial(InfiniteRecursionWithTerminationCondition.java:5)
 at c.b.s.InfiniteRecursionWithTerminationCondition
  .calculateFactorial(InfiniteRecursionWithTerminationCondition.java:5)
 at c.b.s.InfiniteRecursionWithTerminationCondition
  .calculateFactorial(InfiniteRecursionWithTerminationCondition.java:5)
 at c.b.s.InfiniteRecursionWithTerminationCondition
  .calculateFactorial(InfiniteRecursionWithTerminationCondition.java:5)

在這里，可以看到第5行重復(fù)。這就是進行遞歸調(diào)用的地方?，F(xiàn)在只需要檢查代碼，看看遞歸是否以正確的方式完成。

下面是我們通過執(zhí)行 CyclicDependancyManualTest （同樣，沒有預(yù)期的異常）獲得的堆棧跟蹤：

java.lang.StackOverflowError
  at c.b.s.ClassTwo.<init>(ClassTwo.java:9)
  at c.b.s.ClassOne.<init>(ClassOne.java:9)
  at c.b.s.ClassTwo.<init>(ClassTwo.java:9)
  at c.b.s.ClassOne.<init>(ClassOne.java:9)

該堆棧跟蹤顯示了在循環(huán)關(guān)系中的兩個類中導(dǎo)致問題的行號。ClassTwo的第9行和ClassOne的第9行指向構(gòu)造函數(shù)中試圖實例化另一個類的位置。

徹底檢查代碼后，如果以下任何一項（或任何其他代碼邏輯錯誤）都不是錯誤的原因：