Java报错输出的信息究竟是什么？

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本篇会带大家了解一下java运行时报错输出的信息内容，简单学习一下虚拟机内存中Java虚拟机栈的工作方式以及栈帧中所存储的信息内容

异常信息

当你的程序运行报错时，你是否会好奇打印出来的那一大坨红色的究竟是什么？

首先，报错的第一行是异常的主要描述信息，那么剩下的基本都是当前线程的栈帧信息
比如上图对于异常的描述是 Access denied for user 'root'@'localhost' (using password: YES),我们的数据库访问被拒绝了，原因就是我把密码输入错误了
那么异常描述下面的信息就是栈帧信息了
什么是栈帧呢，栈帧中又包含了哪些信息？

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虚拟机栈

在我们的Java虚拟机中，有一个组成部分叫做运行时数据区，它是程序执行过程中用于存储数据的内存区域，这个区域用于存储程序运行过程中的各种数据，包括对象实例、类信息、局部变量、方法调用信息等
在运行时数据区中，又有一部分是虚拟机栈，每个线程都有一个独立的虚拟机栈，当方法被调用时，会在栈中创建一个新的栈帧（Stack Frame），当方法执行完毕后，栈帧会被弹出，控制权回到调用方，所以虚拟机栈中进进出出的就是程序中的方法的栈帧

那么虚拟机栈是怎么运行的呢
这里以一段代码的运行为例子：

public class Stark {
    public static void main(String[] args) {
        FunctionA();
    }
    public static void FunctionA(){
        System.out.println("运行了A");
        FunctionB();
    }
    public static void FunctionB(){
        System.out.println("运行了B");
    }
}

当我们运行这段程序时，第一个执行的是Main方法，在Main方法中又调用执行了A方法，在A方法中又执行了B方法，那么在虚拟机栈中，要执行的方法的栈帧会进入虚拟机栈中，待方法完全执行完毕后，他的栈帧才会被弹出：

此时，三个方法都还没有完全结束，当B方法被调用，输出"运行了B"后，B方法的栈帧才会弹出虚拟机栈，以此类推：

这就是虚拟机栈的运行过程，我们也可以在IDEA中使用断点调试查看到线程的虚拟机栈，依然使用上面的代码，在B方法上打断点，点击调试运行：

在左下角就可以看到目前存在的线程中的栈中有哪些栈帧：

此时正处于B方法中，也就是上图中A方法刚刚调用的B方法，B方法还未结束时，栈中有三个方法的栈帧信息

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文章开头提到，报错时会输出当前线程全部的栈帧信息，我们可以试一下
在上述代码的B方法中添加一句抛出异常的代码：

public class Stark {
    public static void main(String[] args) {
        FunctionA();
    }
    public static void FunctionA(){
        System.out.println("运行了A");
        FunctionB();
    }
    public static void FunctionB(){
        System.out.println("运行了B");
        throw new RuntimeException("出错");
    }
}

执行代码，你可以在控制台看到打印出了如下内容：

在报错信息的第一行显示，我们在线程mian中发生了运行时异常，异常信息：“出错”
接着，很显然下面的部分就是栈帧信息，他的打印顺序就是当前虚拟机栈中的全部栈帧依次打印

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什么是栈帧

相信看到这里，你会发出疑问，什么是栈帧呢？虚拟机栈中放入的栈帧到底是个什么东西呢？
栈帧是虚拟机栈的基本存储单元，主要是由三部分组成：

• 局部变量表：
  用于存放方法的参数和局部变量。这些变量在方法执行过程中会被频繁访问，因此将它们存储在栈帧中可以提高访问速度。局部变量表中的变量在方法调用时初始化，并在方法执行完毕后销毁
• 操作数栈：
  用于保存计算过程中产生的中间结果和作为计算单元的操作数。操作数栈是一个后进先出（LIFO）的数据结构，与局部变量表一起支持方法的执行。
• 帧数据：
  主要包含动态链接、方法出口、异常表等信息

局部变量表：

我们编译StarkTest类并查看他的字节码文件：

public class StarkTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        int j = i + 1;
    }
}

打开方法，找到Mian方法下的LocalVariableTable就是局部变量表，表中会把方法中的参数和局部变量存放起来，索引从0开始，由于我们的main方法传入了参数args，那么表中下标为0的槽中放了args，方法中我们又声明了i，和j，那么他们会依次保存到槽中
其实局部变量表就是一个数组，每一个位置被称为一个槽，除了long类型和double类型的变量要占两个槽，其余的都只占一个槽，需要注意的是如果该方法不是静态方法而是示例方法，该方法运行时局部变量表的第一个槽会存放调用该方法的实例对象，依旧是this

局部变量表中存放的变量如果在其生效范围内不会在被使用，那么之后的变量或是参数就可以覆盖他的槽，以此节省空间

操作数栈

他就是一块用来存放运行时中间数据的区域，比如上边代码中int i = 0;int j = i + 1;这两行代码执行的过程，先把0放入操作数栈中，再将操作数栈中的数赋值给变量i，然后把i的值放入操作数栈中，再把1也放入操作数栈中，让操作数栈中的两个数相加，再赋值给变量j：

帧数据

帧数据中主要是动态链接，方法出口

• 动态链接：
  用于维护方法调用时的符号引用转化为直接引用的信息。在Java中，每个类都有一个常量池，用于存储符号引用。当方法被调用时，JVM会通过动态链接将符号引用转化为直接引用，以便在方法执行过程中访问其他类或方法。
• 方法出口：
  记录方法正常退出或异常退出时的处理信息。当方法执行完毕后，JVM会根据方法出口的信息将控制权返回给调用者。如果方法在执行过程中抛出异常，JVM也会根据方法出口的信息来处理异常

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