Java開發筆記（七十四）內存溢出的兩種錯誤

前面介紹的幾種異常，其實都存在這樣那樣的邏輯問題，屬於程序員的編碼手誤。還有一大類系統錯誤，表面上看不出什麼問題，可是程序仍然運行不下去，茲舉二例說明。
第一個例子且看下列的測試代碼：

	// 測試內存溢出錯誤：程序須要的內存超過了最大的堆內存配置
	private static void testUnlimitedString() {
		String str = "Hello world";
		String result = getUnlimitedString(str); // 獲取無限大小的字符串
		System.out.println("result="+result.toString());
	}

	// 獲取無限大小的字符串
	private static String getUnlimitedString(String str) {
		System.out.println("getUnlimitedString");
		String append = String.format("%s+%s", str, str);
		return getUnlimitedString(append);
	}

執行測試代碼中的testUnlimitedString方法，一開始程序正常打印日誌，然而不一下子就報錯退出了，錯誤信息爲「java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space」，意思是內存溢出。仔細閱讀測試代碼，發現其中的getUnlimitedString方法會調用自身，從而造成了遞歸調用。要命的是，方法遞歸的同時不斷拼接更長的字符串append；而這意味着，每次遞歸調用以後，新的append串長度都要翻番；通過屢次調用，append串所需的存儲空間以指數級別增加，因而沒多久便撐爆了程序所能用到的內存了。

第二個例子依舊先看下面的下面的測試代碼：

	// 測試棧溢出錯誤：程序佔用的棧空間超過了配置的棧內存大小
	private static void testUnlimitedRecursion() {
		recursionAction(); // 用於遞歸動做的方法
	}

	// 用於遞歸動做的方法
	public static void recursionAction() {
		System.out.println("recursionAction");
		recursionAction();
	}

執行測試代碼中的testUnlimitedRecursion方法，結果仍是很快就報錯退出了，錯誤信息爲「java.lang.StackOverflowError」，意思是棧溢出。但是第二個例子在遞歸調用中並未拼接字符串，爲啥仍舊出現溢出錯誤了呢？這是由於程序在運行時會申請兩塊內存空間，一塊叫堆內存，另外一塊叫棧內存；其中堆內存承包了程序運行所需的大部分存儲需求，包括變量、數組、對象實例等等；而棧內存僅僅負責保管每次方法調用的現場數據，包括方法自身、方法的輸入參數、方法內部的基本變量等等，並在方法調用結束時釋放該方法佔用的內存空間。前述的第一個例子，它的內存溢出發生於堆內存；至於後面的第二個例子，它的內存溢出發生於棧內存。

那麼爲何方法調用的有關數據放在棧內存而不是堆內存呢？舉個現實生活中的例子，假設一對小夫妻帶着寶寶回家過年，隨身攜帶的物品都放在行李箱裏，則行李箱就是屬於他們的堆內存。而後一家三口準備坐動車回來，在路上還得處理一些事情，每件事情都至關於一次方法調用。例如在車站買車票，用手掏出錢包，抽出人民幣付款買完車票，再把錢包塞回去。在這個買車票的方法中，輸入參數是錢包，輸出參數是車票，而手充當了棧內存的角色。買票以前，兩手空空；買票的過程當中，一隻手抓着錢包；買完票後，錢包塞回去，兩手又變空了。打電話也可看做是方法調用，打電話前，兩手空空；打電話的時候，一隻手握住手機通話；打完電話，收好手機，兩手依然空空。此時雙手屬於分配給他們的棧內存，因爲有兩隻手，所以棧內存的大小爲二，即最多同時辦理兩件事情。
一家三口檢票上車，女人有事走開了一下子，這時寶寶餓得大哭，男人趕忙泡奶給寶寶喂。只見這個奶爸先用左手抱着寶寶，再用右手扶着奶瓶，至關於餵奶事件擁有方法嵌套，外層的餵奶方法佔用了左手這塊棧內存，內層的扶奶瓶方法又佔用了右手這塊棧內存。寶寶還在喝奶的時候，苦逼的奶爸突然內急，因而抱着寶寶一邊餵奶一邊飛奔至廁所，站在馬桶面前準備小便，猛然發現兩隻手都在忙，沒法解手。只有等寶寶喝完奶，右手把奶瓶放旁邊，這樣空出來的右手才能幫忙方便。可是寶寶喝奶的方法還沒結束調用，上廁所的方法已經等不及了，怎麼辦怎麼辦？可憐的奶爸情急之下只好尿褲子了，對程序來講便發生了棧內存溢出。要麼有個路人伸出援手（棧內存大小加一），一把扯下奶爸的褲子，方能避免尿褲子的尷尬（棧溢出的錯誤）。
總結一下，凡是編碼問題形成的程序崩潰，都歸類爲異常Exception；凡是系統不堪重負形成的程序崩潰，都歸類爲錯誤Error。不過異常與錯誤僅是分類上的區別，實際開發中，兩者的扔出和捕捉操做無甚差異，因此若沒有特殊狀況，從此將使用「異常」一詞統稱異常與錯誤。

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