Java开发笔记（七十四）内存溢出的两种错误

淩亂°似流年 2022-03-06 14:34 182阅读 0赞

前面介绍的几种异常，其实都存在这样那样的逻辑问题，属于程序员的编码手误。还有一大类系统错误，表面上看不出什么问题，但是程序仍然运行不下去，兹举二例说明。  
第一个例子且看下列的测试代码：

// 测试内存溢出错误：程序需要的内存超过了最大的堆内存配置
    private static void testUnlimitedString() {
    	String str = "Hello world";
    	String result = getUnlimitedString(str); // 获取无限大小的字符串
    	System.out.println("result="+result.toString());
    }
    
    // 获取无限大小的字符串
    private static String getUnlimitedString(String str) {
    	System.out.println("getUnlimitedString");
    	String append = String.format("%s+%s", str, str);
    	return getUnlimitedString(append);
    }

执行测试代码中的testUnlimitedString方法，一开始程序正常打印日志，然而不一会儿就报错退出了，错误信息为“java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space”，意思是内存溢出。仔细阅读测试代码，发现其中的getUnlimitedString方法会调用自身，从而形成了递归调用。要命的是，方法递归的同时不断拼接更长的字符串append；而这意味着，每次递归调用之后，新的append串长度都要翻番；经过多次调用，append串所需的存储空间以指数级别增长，于是没多久便撑爆了程序所能用到的内存了。

第二个例子依旧先看下面的下面的测试代码：

// 测试栈溢出错误：程序占用的栈空间超过了配置的栈内存大小
    private static void testUnlimitedRecursion() {
    	recursionAction(); // 用于递归动作的方法
    }
    
    // 用于递归动作的方法
    public static void recursionAction() {
    	System.out.println("recursionAction");
    	recursionAction();
    }

执行测试代码中的testUnlimitedRecursion方法，结果还是很快就报错退出了，错误信息为“java.lang.StackOverflowError”，意思是栈溢出。可是第二个例子在递归调用中并未拼接字符串，为啥仍旧出现溢出错误了呢？这是因为程序在运行时会申请两块内存空间，一块叫堆内存，另一块叫栈内存；其中堆内存承包了程序运行所需的大部分存储需求，包括变量、数组、对象实例等等；而栈内存仅仅负责保管每次方法调用的现场数据，包括方法自身、方法的输入参数、方法内部的基本变量等等，并在方法调用结束时释放该方法占用的内存空间。前述的第一个例子，它的内存溢出发生于堆内存；至于后面的第二个例子，它的内存溢出发生于栈内存。  
那么为什么方法调用的有关数据放在栈内存而不是堆内存呢？举个现实生活中的例子，假设一对小夫妻带着宝宝回家过年，随身携带的物品都放在行李箱里，则行李箱就是属于他们的堆内存。然后一家三口准备坐动车回来，在路上还得处理一些事情，每件事情都相当于一次方法调用。例如在车站买车票，用手掏出钱包，抽出人民币付款买完车票，再把钱包塞回去。在这个买车票的方法中，输入参数是钱包，输出参数是车票，而手充当了栈内存的角色。买票之前，两手空空；买票的过程中，一只手抓着钱包；买完票后，钱包塞回去，两手又变空了。打电话也可看作是方法调用，打电话前，两手空空；打电话的时候，一只手握住手机通话；打完电话，收好手机，两手依然空空。此时双手属于分配给他们的栈内存，由于有两只手，因此栈内存的大小为二，即最多同时办理两件事情。  
一家三口检票上车，女人有事走开了一会儿，这时宝宝饿得大哭，男人赶紧泡奶给宝宝喂。只见这个奶爸先用左手抱着宝宝，再用右手扶着奶瓶，相当于喂奶事件拥有方法嵌套，外层的喂奶方法占用了左手这块栈内存，内层的扶奶瓶方法又占用了右手这块栈内存。宝宝还在喝奶的时候，苦逼的奶爸忽然内急，于是抱着宝宝一边喂奶一边飞奔至厕所，站在马桶面前准备小便，猛然发现两只手都在忙，无法解手。只有等宝宝喝完奶，右手把奶瓶放旁边，这样空出来的右手才能帮忙方便。但是宝宝喝奶的方法还没结束调用，上厕所的方法已经等不及了，怎么办怎么办？可怜的奶爸情急之下只好尿裤子了，对程序来说便发生了栈内存溢出。要么有个路人伸出援手（栈内存大小加一），一把扯下奶爸的裤子，方能避免尿裤子的尴尬（栈溢出的错误）。  
总结一下，凡是编码问题造成的程序崩溃，都归类为异常Exception；凡是系统不堪重负造成的程序崩溃，都归类为错误Error。不过异常与错误仅是分类上的区别，实际开发中，二者的扔出和捕捉操作无甚差别，所以若没有特殊情况，今后将使用“异常”一词统称异常与错误。

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