Java中的StackOverflowError錯誤問題怎麼解決

StackOverflowError簡介

StackOverflowError可能會讓Java開發人員感到惱火，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，我們將透過查看各種程式碼範例以及如何處理它來了解此錯誤是如何發生的。 Stack Frames和StackOverflowerError的發生方式 讓我們從基礎開始。呼叫方法時，將在呼叫堆疊上建立新的堆疊幀（stack frame）。此堆疊框架包含被呼叫方法的參數、其局部變。

StackOverflowError 可能會讓Java開發人員感到惱火，因為它是我們可能遇到的最常見的執行階段錯誤之一。

在本文中，我們將透過查看各種程式碼範例以及如何處理它來了解此錯誤是如何發生的。

Stack Frames和StackOverflowerError的發生方式

讓我們從基礎開始。呼叫方法時，將在呼叫堆疊上建立新的堆疊幀（stack frame）。此堆疊框架包含被呼叫方法的參數、其局部變數和方法的回傳位址，即在被呼叫方法傳回後應繼續執行方法的點。

堆疊幀的建立將繼續，直到到達巢狀方法中的方法呼叫結束。

在這個過程中，如果JVM遇到沒有空間建立新堆疊訊框的情況，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，錯誤是由於特定程式碼段中的遞歸太深而引發的。

然而，遞迴並不是導致此錯誤的唯一原因。在應用程式不斷從方法內呼叫方法直到堆疊耗盡的情況下，也可能發生這種情況。這是一種罕見的情況，因為沒有開發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數。

當應用程式設計為類別之間具有循環關係時，也可以拋出StackOverflowError。在這種情況下，會重複呼叫彼此的建構函數，從而引發此錯誤。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，如果一個類別在同一個類別中作為該類別的實例變數實例化。這將導致一次又一次（遞歸）調用同一類別的建構函數，最終導致堆疊溢位錯誤。

StackOverflowerError正在執行

在下面所示的範例中，由於意外遞歸，開發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);
    }
}

在這裡，對於傳遞到方法中的任何值，在任何情況下都會引發錯誤：

public class UnintendedInfiniteRecursionManualTest {
    @Test(expected = <a href="https://javakk.com/tag/stackoverflowerror" rel="external nofollow"  rel="external nofollow"      title="查看更多关于 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，在下一個範例中，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));
    }
}

現在讓我們來看一個場景，其中StackOverflowError錯誤是由於類別之間的循環關係而發生的。讓我們考慮 ClassOne 和 ClassTwo ，它們在其建構函數中相互實例化，從而產生循環關係：

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;
    }
}

現在讓我們假設我們嘗試實例化ClassOne ，如本測驗所示：

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

這最終導致了StackOverflowError錯誤，因為 ClassOne 的建構子實例化了 ClassTwo ，而 ClassTwo 的建構子再次實例化了 ClassOne 。這種情況反覆發生，直到它溢出堆疊。

接下來，我們將看看當一個類別作為該類別的實例變數在同一個類別中實例化時會發生什麼。

如下一個範例所示， AccountHolder# 將自身實例化為實例變數 JointaCountHolder ：

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

當 AccountHolder 類實例化時，由於建構函數的遞歸調用，會引發StackOverflowError錯誤，如本測試所示：

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

解決StackOverflowError

當遇到StackOverflowError堆疊溢出錯誤時，最好的做法是仔細檢查堆疊跟踪，以識別行號的重複模式。這將使我們能夠定位具有問題遞歸的程式碼。

讓我們研究一下由我們前面看到的程式碼範例引起的幾個堆疊追蹤。

如果忽略預期的例外聲明，則此堆疊追蹤由 InfiniteCursionWithTerminationConditionManualTest 產生：

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)

#在這裡，可以看到第5行重複。這就是進行遞歸呼叫的地方。現在只需要檢查程式碼，看看遞歸是否以正確的方式完成。

以下是我們透過執行 CyclicDependancyManualTest （同樣，沒有預期的異常）所獲得的堆疊追蹤：

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)

该堆栈跟踪显示了在循环关系中的两个类中导致问题的行号。ClassTwo的第9行和ClassOne的第9行指向构造函数中试图实例化另一个类的位置。

彻底检查代码后，如果以下任何一项（或任何其他代码逻辑错误）都不是错误的原因：

• 错误实现的递归（即没有终止条件）

• 类之间的循环依赖关系

• 在同一个类中实例化一个类作为该类的实例变量

尝试增加堆栈大小是个好主意。根据安装的JVM，默认堆栈大小可能会有所不同。

-Xss 标志可以用于从项目的配置或命令行增加堆栈的大小。

以上是Java中的StackOverflowError錯誤問題怎麼解決的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！