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| 作业学习目标 |
1.掌握java异常处理技术； 2.了解断言的用法； 3.了解日志的用途； 4.掌握程序基础调试技巧。
|
第一部分:理论知识总结：
1.1 处理错误
假设在一个Java程序运行期间出现了一个错误（文件包含错误信息、网络连接出现问题、无效的数组下标、试图使用一个没有被赋值的对象引用），程序应该：
*返回到一种安全的状态，并能够让用户执行一些其他命令
*允许用户保存所有操作的结果，并以妥善的方式终止程序
通常检测错误条件的代码离那些能够让数据恢复到安全状态或者能够保存用户的操作结果并正常退出的代码很远。异常处理的任务就是将控制权从错误产生的地方转移给能够处理这种情况的错误处理器。
1.2 异常分类
在Java中，异常对象都是派生于Throwable类的一个实例。
所有的异常都是由Throwable继承而来，但在下一层分解为两个分支：Error和Exception
Error类层次结构描述了Java运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。
Exception又分解为两个分支：
1.由程序错误导致的异常属于RuntimeException：
*错误的类型转换
*数组访问越界
*访问null指针
2.而程序本身没有问题，但由于像I/O错误这类问题导致的异常属于其他异常。
*试图在文件尾部豁免读取数据
*试图打开一个不存在的文件
*试图根据给定的字符串查找Class对象，而这个字符串表示的类并不存在
”如果出现RuntimeException就一定是你的问题“是一条相当有道理的规则。
应该通过检测数组下标是否越界来避免ArrayIndexOutOfBoundsException异常；
应该通过在使用变量之前检测是否为null来杜绝NullPointerException异常发生
Java语言规范将派生于Error类或RuntimeException类的所有异常称为非受查异常，所有其他的异常称为受查异常。
编译器将核查是否为所有的受查异常提供了异常处理器。
1.2 声明受查异常
如果遇到了无法处理的情况，那么Java的方法可以抛出一个异常。
方法应该在其首部声明所有可能抛出的异常（throws XXException）
在遇到下面4中情况时应该抛出异常：
1.调用一个抛出受查异常的方法，如FileInputStream构造器
2.程序运行过程中发现错误，并且利用throw语句抛出一个受查异常
3.程序出现错误，抛出一个非受查异常
4.Java虚拟机和运行时库出现的内部错误
对于前两种情况，则必须告诉调用这个方法的程序员有可能抛出异常。
后两种情况则不需要在方法首部声明
总结：一个方法必须声明所有可能抛出的受查异常，而非受查异常要么不可控制，要么就应该避免发生。
如果在子类中覆盖了超类的一个方法，子类方法中声明的受查异常不能比超类方法中声明的异常更通用，如果超类中没有抛出任何异常，子类也不能抛出任何异常。
如果类中的一个方法声明将会抛出一个异常，而这个异常是某个特定类的实例时，则这个方法就有可能抛出一个这个类的异常或这个类的任意一个子类的异常。
1.3 如何抛出异常
1.找到一个合适的异常类
2.创建这个类的一个对象
3.将对象抛出
2 捕获异常
如果某个异常发生的时候没有在任何地方进行捕获，那程序就会终止执行。
通常，应该捕获那些知道如何处理的异常，而将那些不知道怎样处理的异常继续进行传递。
不允许在子类的throws说明符中出现超过超类方法所列出的异常类范围。
2.1 捕获异常
Java中使用try/catch语句捕获异常
2.2 捕获多个异常
2.3 再次抛出异常与异常链
在catch子句中可以抛出一个异常，这样做的目的是改变异常的类型。
try
{
access the database
}
catch(SQLException e)
{
Throwable se=new ServletException("database error");
se.initCause(e);
throw se;
}
当捕获到异常时，就可以使用下面这条语句重新得到原始异常：
Throwable e=se.getCause();
如果在一个方法中发生了一个受查异常，而不允许抛出它，那么包装技术就十分有用。我们可以捕获这个受查异常，并将它包装成一个运行时异常。
2.4 finally子句
当代码抛出一个异常时，就会终止方法中剩余代码的处理，因此可能会产生资源回收问题。
Java中有一种解决方案，就是finally子句，不管是否有异常被捕获，finally子句中的代码都被执行。
try语句可以只有finally子句，而没有catch子句。
4 使用断言
在一个具有自我保护能力的程序中，断言很常用。
4.1 断言的概念
断言机制允许在测试期间向代码插入一些检查语句。当代码发布时，这些插入的检测语句将会被自动地移走。
Java语言引入了关键字assert。有两种形式：
1.assert 条件；
2.assert 条件：表达式；
两种形式都会对条件进行检测，如果结果为false，则抛出一个AssertionError异常。在第二种形式中，表达式将被传入AssertionError的构造器，并转换成一个消息字符串。
4.2 启用和禁用断言
默认情况下，断言被禁用。
可以在程序中用-enableassertions或-ea（开启默认包中的所有类断言）选项启用：
java -enableassertions MyApp
用-disableassertions或-da禁用断言
4.3 使用断言完成参数检查
在Java中，给出了3种处理系统错误的机制：
*抛出一个异常
*日志
*使用断言
什么时候使用断言：
*断言失败是致命的、不可恢复的错误
*断言检查只用于开发和测试阶段
断言只应该用于在测试阶段确定程序内部的错误位置。
4.4 为文档假设使用断言
断言是一种测试和调试阶段所使用的战术性工具；而日志记录是一种在程序的整个生命周期都可以使用的策略性工具。
第二部分：实验部分。
1、实验目的与要求
(1) 掌握java异常处理技术；
(2) 了解断言的用法；
(3) 了解日志的用途；
(4) 掌握程序基础调试技巧；
2、实验内容和步骤
实验1：用命令行与IDE两种环境下编辑调试运行源程序ExceptionDemo1、ExceptionDemo2，结合程序运行结果理解程序，掌握未检查异常和已检查异常的区别。
//异常示例1
public class ExceptionDemo1 {
public static void main(String args[]) {
int a = 0;
System.out.println(5 / a);
}
}
在命令行环境下运行结果如下：
在ID环境下程序运行结果如下：
//异常示例2
import java.io.*;
public class ExceptionDemo2 {
public static void main(String args[])
{
FileInputStream fis=new FileInputStream("text.txt");//JVM自动生成异常对象
int b;
while((b=fis.read())!=-1)
{
System.out.print(b);
}
fis.close();
}
}
在命令行环境下运行结果如下：
在ID环境下程序运行结果如下：
实验2： 导入以下示例程序，测试程序并进行代码注释。
测试程序1：
l 在elipse IDE中编辑、编译、调试运行教材281页7-1，结合程序运行结果理解程序；
l 在程序中相关代码处添加新知识的注释；
l 掌握Throwable类的堆栈跟踪方法；
程序代码如下：
import java.util.*;
/**
* A program that displays a trace feature of a recursive method call.
* @version 1.10 2017-12-14
* @author Cay Horstmann
*/
public class StackTraceTest
{
/**
* Computes the factorial of a number
* @param n a non-negative integer
* @return n! = 1 * 2 * . . . * n
*/
public static int factorial(int n)
{
System.out.println("factorial(" + n + "):");
var walker = StackWalker.getInstance();//创建对象时调用堆栈的跟踪
walker.forEach(System.out::println);
int r;
if (n <= 1) r = 1;
else r = n * factorial(n - 1);
System.out.println("return " + r);
return r;
}
public static void main(String[] args)
{
try (var in = new Scanner(System.in))
{
System.out.print("Enter n: ");
int n = in.nextInt();
factorial(n);
}
}
}
运行结果如图：
测试程序2：
l Java语言的异常处理有积极处理方法和消极处理两种方式；
l 下列两个简单程序范例给出了两种异常处理的代码格式。在elipse IDE中编辑、调试运行源程序ExceptionTest.java，将程序中的text文件更换为身份证号.txt，要求将文件内容读入内容，并在控制台显示；
l 掌握两种异常处理技术的特点。
| //积极处理方式 import java.io.*;
class ExceptionTest { public static void main (string args[]) { try{ FileInputStream fis=new FileInputStream("text.txt"); } catch（FileNotFoundExcption e） { …… } …… } } |
| //消极处理方式
import java.io.*; class ExceptionTest { public static void main (string args[]) throws FileNotFoundExcption { FileInputStream fis=new FileInputStream("text.txt"); } } |
|
|
积极处理方式如下：
import java.io.*;
class ExceptionTest {
public static void main (String args[])
{
try{
FileInputStream fis=new FileInputStream("D:\\身份证号.txt");
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
String s = new String();
while ((s = in.readLine()) != null) {
System.out.println(s);
}
in.close();
fis.close();
}
catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println("文件未找到");
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
System.out.println("文件读取错误");
e.printStackTrace();
}
}
}
消极处理方式如下：
import java.io.*;
public class ExceptionTest {
public static void main (String args[]) throws IOException
{
try{
FileInputStream fis=new FileInputStream("D://身份证号.txt");
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
String s = new String();
while ((s = in.readLine()) != null) {
System.out.println(s);
}
in.close();
fis.close();
}
finally {
return ;
}
}
}
运行结果如图：
实验3: 编程练习
l 编写一个计算器类，可以完成加、减、乘、除的操作；
l 利用计算机类，设计一个小学生100以内数的四则运算练习程序，由计算机随机产生10道加减乘除练习题，学生输入答案，由程序检查答案是否正确，每道题正确计10分，错误不计分，10道题测试结束后给出测试总分；
l 将程序中测试练习题及学生答题结果输出到文件，文件名为test.txt；
l 在以上程序适当位置加入异常捕获代码。
代码如下：
import java.util.Scanner;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Random;
public class jisuan {
public static void main(String[] args) {
Scanner in = new Scanner(System.in);
num counter = new num();
PrintWriter out = null;
//try——catch语句
try {
out = new PrintWriter("text.txt");
}
catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
int a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
int b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
int m = (int) Math.round(Math.random() * 3);
switch (m) {
case 0:
System.out.println(i + ": " + a + "/" + b + "=");
while (b == 0) {
b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
}
int c = in.nextInt();
out.println(a + "/" + b + "=" + c);
if (c == counter.division(a, b)) {
sum += 10;
System.out.println("回答正确");
} else {
System.out.println("回答错误");
}
break;
case 1:
System.out.println(i + ": " + a + "*" + b + "=");
int c1 = in.nextInt();
out.println(a + "*" + b + "=" + c1);
if (c1 == counter.multiplication(a, b)) {
sum += 10;
System.out.println("回答正确");
} else {
System.out.println("回答错误");
}
break;
case 2:
System.out.println(i + ": " + a + "+" + b + "=");
int c2 = in.nextInt();
out.println(a + "+" + b + "=" + c2);
if (c2 == counter.add(a, b)) {
sum += 10;
System.out.println("回答正确");
} else {
System.out.println("回答错误");
}
break;
case 3:
System.out.println(i + ": " + a + "-" + b + "=");
int c3 = in.nextInt();
out.println(a + "-" + b + "=" + c3);
if (c3 == counter.reduce(a, b)) {
sum += 10;
System.out.println("回答正确");
} else {
System.out.println("回答错误");
}
break;
}
}
System.out.println("总分为：" + sum);
out.println("总分:" + sum);
in.close();
out.close();
}
}
public class num {
private int a;
private int b;
public int add(int a, int b) { //定义加法方法
return a + b;
}
public int reduce(int a, int b) { //定义减法方法
return a - b;
}
public int multiplication(int a, int b) { //定义乘法方法
return a * b;
}
public int division(int a, int b) { ////定义除法方法
if (b != 0) //分母不为0
return a / b;
else
return 0;
}
}
运行结果：
实验4：断言、日志、程序调试技巧验证实验。
实验程序1：
| //断言程序示例 public class AssertDemo { public static void main(String[] args) { test1(-5); test2(-3); }
private static void test1(int a){ assert a > 0; System.out.println(a); } private static void test2(int a){ assert a > 0 : "something goes wrong here, a cannot be less than 0"; System.out.println(a); } } |
l 在elipse下调试程序AssertDemo，结合程序运行结果理解程序；
l 注释语句test1(-5);后重新运行程序，结合程序运行结果理解程序；
l 掌握断言的使用特点及用法。
程序运行如下：
将test1(-5)注释后：
断言的用法：
断言机制允许在测试期间向代码插入一些检查语句。当代码发布时，这些插入的检测语句将会被自动地移走。
Java语言引入了关键字assert。有两种形式：
1.assert 条件；
2.assert 条件：表达式；
实验程序2：
l 用JDK命令调试运行教材298页-300页程序7-2，结合程序运行结果理解程序；
l 并掌握Java日志系统的用途及用法。
代码如下：
package logging;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.io.*;
import java.util.logging.*;
import javax.swing.*;
/**
* A modification of the image viewer program that logs various events.
* @version 1.03 2015-08-20
* @author Cay Horstmann
*/
public class LoggingImageViewer
{
public static void main(String[] args)
{
if (System.getProperty("java.util.logging.config.class") == null
&& System.getProperty("java.util.logging.config.file") == null)
{
try
{
Logger.getLogger("com.horstmann.corejava").setLevel(Level.ALL);
final int LOG_ROTATION_COUNT = 10;
var handler = new FileHandler("%h/LoggingImageViewer.log", 0, LOG_ROTATION_COUNT);
Logger.getLogger("com.horstmann.corejava").addHandler(handler);
}
catch (IOException e)
{
Logger.getLogger("com.horstmann.corejava").log(Level.SEVERE,
"Can't create log file handler", e);
}
}
EventQueue.invokeLater(() ->
{
var windowHandler = new WindowHandler();
windowHandler.setLevel(Level.ALL);
Logger.getLogger("com.horstmann.corejava").addHandler(windowHandler);
var frame = new ImageViewerFrame();
frame.setTitle("LoggingImageViewer");
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
Logger.getLogger("com.horstmann.corejava").fine("Showing frame");
frame.setVisible(true);
});
}
}
/**
* The frame that shows the image.
*/
class ImageViewerFrame extends JFrame
{
private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
private static final int DEFAULT_HEIGHT = 400;
private JLabel label;
private static Logger logger = Logger.getLogger("com.horstmann.corejava");
public ImageViewerFrame()
{
logger.entering("ImageViewerFrame", "");
setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
// set up menu bar
var menuBar = new JMenuBar();
setJMenuBar(menuBar);
var menu = new JMenu("File");
menuBar.add(menu);
var openItem = new JMenuItem("Open");
menu.add(openItem);
openItem.addActionListener(new FileOpenListener());
var exitItem = new JMenuItem("Exit");
menu.add(exitItem);
exitItem.addActionListener(new ActionListener()
{
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{
logger.fine("Exiting.");
System.exit(0);
}
});
// use a label to display the images
label = new JLabel();
add(label);
logger.exiting("ImageViewerFrame", "");
}
private class FileOpenListener implements ActionListener
{
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{
logger.entering("ImageViewerFrame.FileOpenListener", "actionPerformed", event);
// set up file chooser
var chooser = new JFileChooser();
chooser.setCurrentDirectory(new File("."));
// accept all files ending with .gif
chooser.setFileFilter(new javax.swing.filechooser.FileFilter()
{
public boolean accept(File f)
{
return f.getName().toLowerCase().endsWith(".gif") || f.isDirectory();
}
public String getDescription()
{
return "GIF Images";
}
});
// show file chooser dialog
int r = chooser.showOpenDialog(ImageViewerFrame.this);
// if image file accepted, set it as icon of the label
if (r == JFileChooser.APPROVE_OPTION)
{
String name = chooser.getSelectedFile().getPath();
logger.log(Level.FINE, "Reading file {0}", name);
label.setIcon(new ImageIcon(name));
}
else logger.fine("File open dialog canceled.");
logger.exiting("ImageViewerFrame.FileOpenListener", "actionPerformed");
}
}
}
/**
* A handler for displaying log records in a window.
*/
class WindowHandler extends StreamHandler
{
private JFrame frame;
public WindowHandler()
{
frame = new JFrame();
var output = new JTextArea();
output.setEditable(false);
frame.setSize(200, 200);
frame.add(new JScrollPane(output));
frame.setFocusableWindowState(false);
frame.setVisible(true);
setOutputStream(new OutputStream()
{
public void write(int b)
{
} // not called
public void write(byte[] b, int off, int len)
{
output.append(new String(b, off, len));
}
});
}
public void publish(LogRecord record)
{
if (!frame.isVisible()) return;
super.publish(record);
flush();
}
}
运行结果如下：
实验程序3：
l 用JDK命令调试运行教材298页-300页程序7-2，结合程序运行结果理解程序；
l 按课件66-77内容练习并掌握Elipse的常用调试技
- 条件断点 –在Eclipse Java 编辑区的行头双击就会得到一个断点， 代码会运行到此处时停止。
–条件断点，顾名思义就是一个有一定条件的断点，只有满足了用户设置的条件，代码才会在运行到断点处时停止。
–在断点处点击鼠标右键，选择后一个“Breakpoint Properties”
- 变量断点–断点不仅能打在语句上，变量也可以接受断点：在变量的值初 始化，或是变量值改变时可以停止，当然变量 断点上也是可以加条件的，和上面的介绍的条 件断点的设置是一样的。
- 方法断点 –方法断点就是将断点打在方法的入口处：方法断点的特别之处在于它可以打在JDK的源码里，由于JDK在编译时去掉了调试信息，所以普通断点是不能打到里面的，但是方法断点却可以，可以通过这种方法查看方法的调用栈。
- 异常断点：经常遇见一些异常，然后程序就退出来了，要找到异常发生的地方就比较难了，还好可以打一个异常断点。
-
重新调试
这种调试的回退不是万能的，只能在当前线程的栈帧中回退，也就说最多只能退回到当前线程的调用的开始处。回退时，请在需要回退的线程方法上点右键，选择 “Drop to Frame”。
-
单步执行程序
-
检查变量
- 改变变量值
实验总结：这一章的内容相对于简单一点，了解了异常和异常的处理，应该是之前的错误很多，所以对于异常的理解很快。在这一章的内容里，我了解了异常的分类，在遇到什么情况时应该抛出异常：如何抛出异常， 捕获异常，finally子句，try子句等等。
在此次实验中，我未能将计算结果文件输出，希望以后可以学会，还有异常断点和重新调试方法有点模糊。但是总体来说，还可以。希望以后的作业可以完成的更好。