Java异常打印输出中常见方法的分析
Java异常是在Java应用中的警报器，在出现异常的情况下，可以帮助我们程序猿们快速定位问题的类型以及位置。但是一般在我们的项目中，由于经验阅历等多方面的原因，依然有若干的童鞋在代码中没有正确的使用异常打印方法，导致在项目的后台日志中，没有收到日志或者日志信息不完整等情况的发生，这些都给项目埋下了若干隐患。本文将深入分析在异常日志打印过程中的若干情况，并给出若干的使用建议。
1. Java异常Exception的结构分析
我们通常所说的Exception主要是继承于Throwable而来，可以参见如下的结构图示：
主要的Throwable分为异常和错误两种，然后异常Exception和错误Error做为基类，分别被具体个性化以及衍生出NullPointerException、EOFException等等异常信息类。
基于Java中的源代码来分析，Error和Exception仅仅是继承了Throwable，做了构造函数的拓展，没有进行额外方法的延展；Exception输出的主要核心方法都是定义在Throwable中的，感兴趣的童鞋可以尝试阅读JDK的源代码。
下面将介绍一下关键的几个异常类方法：
getMessage(): String
输出异常的描述信息
getLocalizedMessage()
输出本地化的描述信息，一般此方法可被子类所覆盖，缺省实现与getMessage()输出信息一致
printStackTrace()
将异常栈打印到输出流中，此为一类方法，默认打印到console控制台，也可以显式指定输出流。
fillInStackTrace()
将当前的异常栈保存到一个Throwable中，返回这个Throwable。大部分情况下，用在保留异常栈嵌套调用的情况，尝试保留完整的异常栈，无需使用该方法。
2. Error vs Exception
Error在Java体系中定义为不可控制的问题，往往用来描述系统错误或者底层的问题，比如虚拟机错误，例如内存空间不足，方法调用栈溢等。我们以上图中列举出的内存溢出错误(StackOverflowError)为例，它是在JVM层面发生的错误，已经游离于java应用层之外；在应用程序层面是无法进行捕获，且无法从错误中恢复的。一般一旦发了类似问题，一般都是直接宕机，应用停止正常的工作，需要重新启动或者修复问题之后，方可重新正常工作。
Exception一般发生在应用层，即在由项目中的Java代码层面引发的问题，且可以尝试进行捕获，此类问题不会影响到应用程序的正常工作的，即不会导致宕机现象的发生。我们在工作或者代码中常见的都是Exception衍生出来的各类异常。
这里需要强调说明一下，JVM是Java语言的运行环境和平台，但是并不是Java语言体系的一个部分；在JVM平台上，还可以运行Groovy， JPython, JRuby, Closure，scala等等遵守Java语言规范（JavaLanguage Specification)的编程语言，故我们可以将Error理解为脱离Java应用之外的问题。
3. Exception中的运行时异常（RuntimeException)和受控异常(checked exception)
运行时异常（RuntimeException)是指在运行之时发生的异常，无需显式地进行捕获；如果程序中发生类似的异常，JVM会直接抛出此类异常，并打出响应的异常栈信息。此类异常也通常被称为unchecked exception， 未受控异常。
受控异常（checked Exception)是我们最常见的异常种类，在代码中使用的异常基本上都是此类异常，此类异常会在代码编译阶段由Java编译器进行语法检查，如果未显式进行异常捕获，则会报出相应的编译异常信息。
4. 如何在代码中正确打印异常信息
下面我们将通过一系列的例子来说明上述几个Exception中方法的使用技巧。
Case 1: getMessage()/getLocalizedMessage()
public void testCase1() {
System.out.println("We are going to do something interesting....");
try {
throw new NullPointerException("I am an exception in the code.");
} catch (Exception e) {
System.out.println("We got unexpected:" + e.getMessage());
System.out.println("We got unexpected:" + e.getLocalizedMessage());
}
}
输出结果：
We are going to do testing interesting....
We got unexpected in getMessage==> I am an exception in the code.
We got unexpected in getLocalizedMessage==> I am an exception in the code.
基于结果来分析， 上述两个方法只是将异常对象中的Message打印出来，这些信息对于我们追踪问题和调试帮助有限。
Case 2：e.printStackTrace()
public void testCase2() {
System.out.println("We are going to do something interesting....");
try {
throw new Exception("I am an exception in the code.");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
运行结果：
运行结果图
printStackTrace()可以打印出整个异常栈，但是异常栈信息将输出到默认的输出流中，绝大多数情况下是系统的控制台，而在实际项目中，都是需要将异常栈输出到日志文件的，如果不显式指定，则会丢失异常信息，在日志文件中无从追查。
Case 3: 基于log4j/slf4j等输出到日志文件
在实际项目中，一般会使用log4j/log4j2/JDK logging/slf4j/logback等日志系统来存放日志，那如何来讲日志的异常栈存入日志文件呢，我们来看示例。
public void testCase3() {
System.out.println("We are going to do something interesting....");
try {
throw new NullPointerException("abcedfeg");
} catch (Exception e) {
logger.info("Unexpected error in ", e);
}
}
我们需要到日志文件中，找到相应的异常信息，异常信息如下：
12:24:45.387 [main] INFO org.demo.TestException - Unexpected error in
java.lang.NullPointerException: abcedfeg
at org.demo.TestException.testCase3(TestException.java:39)
at org.demo.TestException.main(TestException.java:12)
我们可以发现，整个异常栈信息由两个部分组成：
>> 异常中的message, 类似getMessage()输出的信息，
>> 使用logger.info之类的方法，将异常信息写入到日志流中.
以下为log4j的声明，这里以slf4j为例来示例：
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(TestException.class);
Case 4: fillInStackTrace()
public class FillInExceptionTest {
public static void main(String[] args) {
FillInExceptionTest fit = new FillInExceptionTest();
try {
fit.outerMehtod();
} catch (Exception e) {
System.out.println("\n==========I am the one evil separation line==============");
e.printStackTrace();
}
}
public void innerMethod() throws Exception {
throw new Exception("I got exception in an inner method.");
}
public void outerMehtod() throws Exception {
try {
innerMethod(); //invoke inner method.
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
throw (Exception)e.fillInStackTrace();
}
}
}
运行结果：
基于上述的运行结果可知，fillInStackTrace()只提取了当下的异常栈信息，而非完整的异常栈信息，这个就是此方法带给我们的特殊之处。
如果我们需要在最外层将完整的异常栈打印出来，该如何做呢？ 将下述的语句:
throw (Exception)e.fillInStackTrace();
替换为:
throw e;
重新运行程序，我们就可以在最外层得到完整的异常栈信息了。
5. 总结
在本文中，我们介绍了异常类的继承体系，不同类型的异常区别与使用场景；并将基于代码示例展示了如何使用Exception的若干方法，利用这些方法来保留尽可能多的日志信息，方便我们后续针对日志中的异常信息，追查和解决问题。
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