Error message stack overflow

To describe this, first let us understand how local variables and objects are stored.

Local variable are stored on the stack:

If you looked at the image you should be able to understand how things are working.

When a function call is invoked by a Java application, a stack frame is allocated on the call stack. The stack frame contains the parameters of the invoked method, its local parameters, and the return address of the method. The return address denotes the execution point from which, the program execution shall continue after the invoked method returns. If there is no space for a new stack frame then, the StackOverflowError is thrown by the Java Virtual Machine (JVM).

The most common case that can possibly exhaust a Java application’s stack is recursion. In recursion, a method invokes itself during its execution. Recursion is considered as a powerful general-purpose programming technique, but it must be used with caution, to avoid StackOverflowError.

An example of throwing a StackOverflowError is shown below:

StackOverflowErrorExample.java:

public class StackOverflowErrorExample {

    public static void recursivePrint(int num) {
        System.out.println("Number: " + num);
        if (num == 0)
            return;
        else
            recursivePrint(++num);
        }

    public static void main(String[] args) {
        StackOverflowErrorExample.recursivePrint(1);
    }
}

In this example, we define a recursive method, called recursivePrint that prints an integer and then, calls itself, with the next successive integer as an argument. The recursion ends until we pass in 0 as a parameter. However, in our example, we passed in the parameter from 1 and its increasing followers, consequently, the recursion will never terminate.

A sample execution, using the -Xss1M flag that specifies the size of the thread stack to equal to 1 MB, is shown below:

Number: 1
Number: 2
Number: 3
...
Number: 6262
Number: 6263
Number: 6264
Number: 6265
Number: 6266
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
        at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:480)
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.writeBytes(StreamEncoder.java:221)
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.implFlushBuffer(StreamEncoder.java:291)
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.flushBuffer(StreamEncoder.java:104)
        at java.io.OutputStreamWriter.flushBuffer(OutputStreamWriter.java:185)
        at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:527)
        at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:669)
        at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:806)
        at StackOverflowErrorExample.recursivePrint(StackOverflowErrorExample.java:4)
        at StackOverflowErrorExample.recursivePrint(StackOverflowErrorExample.java:9)
        at StackOverflowErrorExample.recursivePrint(StackOverflowErrorExample.java:9)
        at StackOverflowErrorExample.recursivePrint(StackOverflowErrorExample.java:9)
        ...

Depending on the JVM’s initial configuration, the results may differ, but eventually the StackOverflowError shall be thrown. This example is a very good example of how recursion can cause problems, if not implemented with caution.

How to deal with the StackOverflowError

1. The simplest solution is to carefully inspect the stack trace and
   detect the repeating pattern of line numbers. These line numbers
   indicate the code being recursively called. Once you detect these
   lines, you must carefully inspect your code and understand why the
   recursion never terminates.

2. If you have verified that the recursion
   is implemented correctly, you can increase the stack’s size, in
   order to allow a larger number of invocations. Depending on the Java
   Virtual Machine (JVM) installed, the default thread stack size may
   equal to either 512 KB, or 1 MB. You can increase the thread stack
   size using the -Xss flag. This flag can be specified either via the
   project’s configuration, or via the command line. The format of the
   -Xss argument is:
   -Xss<size>[g|G|m|M|k|K]

Что такое StackOverflow ошибка: раскрываем тайну

В мире программистов ошибка «stack overflow» очень известн а б лагодаря тому, что этот вид ошибки довольно распространен. А сам термин «stack overflow» известен еще больше , чем ошибка, благодаря одноименному англоязычному ресурсу «StackOverflow». Это сообщество программистов международного масштаба , и еще куча всего интересного. Поэтому не нужно путать ошибку « stack overflow » и веб-ресурс с таким же названием. В нашей статье речь пойдет об ошибке.

Ошибка «stack overflow» связана с переполнением стека. Она появляется в том случае, когда в стеке должно сохранит ь ся больше информации, чем он может уместить. Объем памяти стека задает программист при запуске программы. Если в процессе выполнения программы стек переполняется, тогда возникает ошибка « stack overflow » и программа аварийно завершает работу. Причин возникновения подобной ошибки может быть несколько.

Ошибка « stack overflow »

Нужно отметить, что ошибка « stack overflow » не связана с конкретным языком программирования, то есть она может возникнуть в программах на Java, C++, C, C# и других компилируемых языках.

Причин ее возникновения может быт ь несколько. К самым распространенным причинам относ я тся:

проблемы с переменными в стеке.

Бесконечная рекурсия и ошибка «stack overflow»

Бесконечная рекурсия редко возникает самостоятельно и по неизвестным причинам. Обычно программист:

забывает прописывать условие для выхода из рекурсии;

пишет неосознанную косвенную рекурсию.

Самая частая причина из категории «бесконечной рекурсии» — программист забывает прописывать условия выхода или же прописывает, но условия выхода не срабатывают.

Вот как это выглядит на С:

int factorial (int number)

return number * factorial(number — 1);

В описанном примере прописаны условия выхода из рекурсии, однако они никогда не сработают, если «number» будет отрицательным. Поэтому через несколько миллионов вызовов стек будет переполнен и возникнет ошибка «stack overflow». В некоторых языках программирования предусмотрена «защита» от таких рекурсий. В ни х р екурсия из конца функции конвертируется в цикл, что не будет расходовать стековую память. Н о п одобная «оптимизация» вызовет другую , менее опасную проблему — «зацикливание».

Неосознанная бесконечная рекурсия возникает в том случае, если программист по невнимательности распределяет один и тот же функционал программы между разными нагруженными функциями, а потом делает так, что они друг друга вызывают.

В коде это выглядит так:

int Object::getNumber(int index, bool& isChangeable)

int Object::getNumber(int index)

return getNumber(index, noValue);

Глубокая рекурсия и ошибка «stack overflow»

Глубокая рекурсия — это такая рекурсия, которая имеет свое окончание через определенное время, поэтому она не бесконечная. Однако памяти стека не хватит для завершения такой рекурсии, поэтому ошибка «stack overflow» обеспечена. Обычно такая ситуация заранее просчитывается программистом , п оэтому ее можно решить. Например , можно:

отыскать другой программный алгоритм для решения поставленной задачи, чтобы избежать применени я рекурсии;

«вынести» рекурсию за пределы аппаратного стека в динамический;

Глубокая рекурсия выглядит так:

void eliminateList(struct Item* that)

Проблемы с переменными в стеке и ошибка «stack overflow»

Если взглянуть на популярность возникновения «stack overflow error», то причина с проблемными переменными в стеке стоит на первом месте. Кроется она в том, что программист изначально выделяет слишком много памяти локальной переменной.

В данном случае может возникнуть такая ситуация, что массиву потребуется объем памяти, который стек не способен будет обеспечить, а значит , возникнет ошибка «stack overflow».

Заключение

Ошибка « stack overflow » возникает довольно часто. Каждый конкретный случай ее возникновения требует собственного решения. Одна причина объединяет возникновение такой ошибки — невнимательность программиста. Если « stack overflow error » возникла, значит , программист где-то что-то упустил или не доглядел.

Мы будем очень благодарны

если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.

Источник

В мире программистов ошибка «stack overflow» очень известна благодаря тому, что этот вид ошибки довольно распространен. А сам термин «stack overflow» известен еще больше, чем ошибка, благодаря одноименному англоязычному ресурсу «StackOverflow». Это сообщество программистов международного масштаба, и еще куча всего интересного. Поэтому не нужно путать ошибку «stack overflow» и веб-ресурс с таким же названием. В нашей статье речь пойдет об ошибке.

Ошибка «stack overflow» связана с переполнением стека. Она появляется в том случае, когда в стеке должно сохраниться больше информации, чем он может уместить. Объем памяти стека задает программист при запуске программы. Если в процессе выполнения программы стек переполняется, тогда возникает ошибка «stack overflow» и программа аварийно завершает работу. Причин возникновения подобной ошибки может быть несколько.

Ошибка «stack overflow»

Нужно отметить, что ошибка «stack overflow» не связана с конкретным языком программирования, то есть она может возникнуть в программах на Java, C++, C, C# и других компилируемых языках.

Причин ее возникновения может быть несколько. К самым распространенным причинам относятся:

• бесконечная рекурсия;

• глубокая рекурсия;

• проблемы с переменными в стеке.

Бесконечная рекурсия и ошибка «stack overflow» 

Бесконечная рекурсия редко возникает самостоятельно и по неизвестным причинам. Обычно программист:

• забывает прописывать условие для выхода из рекурсии;

• пишет неосознанную косвенную рекурсию.

Самая частая причина из категории «бесконечной рекурсии» — программист забывает прописывать условия выхода или же прописывает, но условия выхода не срабатывают.

Вот как это выглядит на С:

int factorial (int number)

{

  if (number == 0)

    return 1;

  return number * factorial(number — 1);

}

В описанном примере прописаны условия выхода из рекурсии, однако они никогда не сработают, если «number» будет отрицательным. Поэтому через несколько миллионов вызовов стек будет переполнен и возникнет ошибка «stack overflow». В некоторых языках программирования предусмотрена «защита» от таких рекурсий. В них рекурсия из конца функции конвертируется в цикл, что не будет расходовать стековую память. Но подобная «оптимизация» вызовет другую, менее опасную проблему — «зацикливание».

Неосознанная бесконечная рекурсия возникает в том случае, если программист по невнимательности распределяет один и тот же функционал программы между разными нагруженными функциями, а потом делает так, что они друг друга вызывают.

В коде это выглядит так:

 int Object::getNumber(int index, bool& isChangeable)

{

  isChangeable = true;

  return getNumber(index);

}

int Object::getNumber(int index)

{

  bool noValue;

  return getNumber(index, noValue);

}

Глубокая рекурсия и ошибка «stack overflow»

Глубокая рекурсия — это такая рекурсия, которая имеет свое окончание через определенное время, поэтому она не бесконечная. Однако памяти стека не хватит для завершения такой рекурсии, поэтому ошибка «stack overflow» обеспечена. Обычно такая ситуация заранее просчитывается программистом,поэтому ее можно решить. Например, можно:

• отыскать другой программный алгоритм для решения поставленной задачи, чтобы избежать применения рекурсии;

• «вынести» рекурсию за пределы аппаратного стека в динамический;

• и другое.

Глубокая рекурсия выглядит так:

void eliminateList(struct Item* that)

{

    if (that == NULL)

        return;

    eliminateList(that->next);

    free(that);

}

Проблемы с переменными в стеке и ошибка «stack overflow»

Если взглянуть на популярность возникновения «stack overflow error», то причина с проблемными переменными в стеке стоит на первом месте. Кроется она в том, что программист изначально выделяет слишком много памяти локальной переменной.

Например:

int function() {

     double b[1000000]

}

В данном случае может возникнуть такая ситуация, что массиву потребуется объем памяти, который стек не способен будет обеспечить, а значит, возникнет ошибка «stack overflow». 

Заключение

Ошибка «stack overflow» возникает довольно часто. Каждый конкретный случай ее возникновения требует собственного решения. Одна причина объединяет возникновение такой ошибки — невнимательность программиста. Если «stack overflow error» возникла, значит, программист где-то что-то упустил или не доглядел.

StackOverFlowError is one of the common confronted JVM errors. In this blog post, we will look at the inner mechanics of thread stacks, reasons that can trigger StackOverFlowError, and potential solutions to address this error.

To gain deeper understanding into StackOverFlowError, let’s review this simple program:

public class SimpleExample {

      public static void main(String args[]) {

            a()
      }

      public static void a() {

            int x = 0;
            b();
      }

      public static void b() {

            Car y = new Car();
            c();
      }

      public static void c() {

            float z = 0f;
      System.out.println("Hello");
      }
}

This program is very simple with the following execution code:

1.  main() method is invoked first
2.  main() method invokes a()  method. Inside a() method, the integer variable ‘x’ is initialized to value 0.
3.  a() method in turn invokes b() method. Inside b() method, the Car object is constructed and assigned to variable ‘y.’
4.  b() method in turn invokes the c() method. Inside the c() method, the float variable ‘z’ is initialized to value 0.

Now, let’s review what happens behind the scenes when above simple program is executed. Each thread in the application has its own stack. Each stack has multiple stack frames. The thread adds the methods it’s executing, primitive data types, object pointers, and return values to its stack frame in the sequence order in which they are executed.

Fig 1: Thread’s Stack frame

Step #1: main() method is pushed into the application thread’s stack.

Step #2: a() method is pushed into application thread’s stack. In a() method, primitive data type ‘int’ is defined with value 0 and assigned to variable x. This information is also pushed into the same stack frame. Note that both data, i.e. ‘0’ and variable ‘x,’ is pushed into thread’s stack frame.

Step #3: b() method is pushed into thread’s stack. In the b() method, the Car object is created and assigned to variable ‘y.’ A crucial point to note here is that the ‘Car’ object is created in the heap and not in the thread’s stack. Only the Car object’s reference, i.e. y, is stored in the thread’s stack frame.

Step #4: c() method is pushed into thread’s stack. In c() method, primitive data type ‘float’ is defined with value 0f and assigned to variable z. This information is also pushed into same stack frame. Note both data, i.e. ‘0f’ and variable ‘z,’ is pushed into thread’s stack frame.

Once each method’s execution is completed, then the method and the variables/object pointers are stored in the stack frame are removed, as shown in Fig 2.

Fig 2: Thread’s stack frame after executing methods

What Causes StackOverflowError?

As you can see, thread’s stack is storing methods it’s executing, primitive datatypes, variables, object pointers, and return values. All of these consume memory. If thread’s stack sizes grow beyond the allocated memory limit, then StackOverflowError is thrown. Let’s look at the below buggy program, which will result in a  StackOverflowError:

public class SOFDemo {

         public static void a() {

                  // Buggy line. It will cause method a() to be called infinite number of times.
                  a();
         }

         public static void main(String args[]) {

                   a();
         }
}

In this program, the main() method invokes a()  method. a() method recursively calls itself. This implementation will cause  a() method to be invoked infinite number of times. In this circumstance, a() method will be added to thread’s stack frame infinite number of times. Thus, after a few thousand iterations, thread’s stack size limit would be exceeded. Once stack size limit is exceeded, it will result in  StackOverflowError:

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
       at com.buggyapp.stackoverflow.SOFDemo.a(SOFDemo.java:7)
       at com.buggyapp.stackoverflow.SOFDemo.a(SOFDemo.java:7)
       at com.buggyapp.stackoverflow.SOFDemo.a(SOFDemo.java:7)
       at com.buggyapp.stackoverflow.SOFDemo.a(SOFDemo.java:7)
       at com.buggyapp.stackoverflow.SOFDemo.a(SOFDemo.java:7)
       at com.buggyapp.stackoverflow.SOFDemo.a(SOFDemo.java:7)
       at com.buggyapp.stackoverflow.SOFDemo.a(SOFDemo.java:7)
       at com.buggyapp.stackoverflow.SOFDemo.a(SOFDemo.java:7)

Fig 3: StackOverflowError progression

What Are the Solutions to StackOverflowError?

There are couple of strategies to address  StackOverflowError.

1. Fix the Code

Because of a non-terminating recursive call (as shown in the above example), threads stack size can grow to a large size. In those circumstances, you must fix the source code that is causing recursive looping. When ‘StackOverflowError’ is thrown, it will print the stacktrace of the code that it was recursively executing. This code is a good pointer to start debugging and fixing the issue. In the above example, it’s the a()  method.

2. Increase Thread Stack Size (-Xss)

There might be legitimate reason where a threads stack size needs to be increased. Maybe thread has to execute large number of methods or lot of local variables/created in the methods thread has been executing? In such circumstances, you can increase the thread’s stack size using the JVM argument: ‘-Xss.» This argument needs to be passed when you start the application. Example:

-Xss2m

This will set the thread’s stack size to 2 mb.

It might bring a question: what is the default thread’s stack size? Default thread stack size varies based on your operating system, Java version, and vendor.