一文学会Intellij IDEA的Debug功能
简介
Debug功能是我们平时学习或工作中，最常用的IDEA功能之一。可用来追踪代码流程，确认运行过程中参数变化，分析定位程序的错误，线上问题追踪，也可以用以学习第三方框架等。程序从一个黑盒，开启Debug功能后，就变的一丝不挂了，我们能明白每一步发生了什么，以及为什么发生。看到这里你也许会说：“Debug有什么难的，点开Debug，一直下一步，梭哈到底不就完了吗，费那事干嘛？”那如果，你想回退怎么办，或你想更改参数值怎么办，重新发一次请求么？再或者需要远程调试时，你咋办，这些都是我们接下来要全面学习的内容。如果能熟练运用Debug功能的话，一定可以事半功倍。
注：开发工程中，用Debug代替Run，是个不错的习惯，可以让我们随时调试代码
接下来我会从这几个方面全面向大家介绍一下IDEA的Debug功能。
- 准备工作
- 主界面介绍
- 各功能键详解
- 查看变量
- 更改变量值
- 设置断点条件
- 计算表达式
- 回退操作
- 强制返回
- 多线程调试
- Stream 调试
- 远程Debug
- 最后
准备工作
开始讲解Debug功能之前，我们需要准备以下工具：
- IDEA
- 调试代码
调试代码如下，我们之后的操作，大部分在此代码上进行。此为Leetcode上的经典题目：两数之和 的解法。
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* Created By L
* Date: 2022/8/6 21:00
* Description:
*/
public class ToSum {
public static int[] twoSum(int[] nums, int target) {
Map map = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
int sub = target - nums[i];
// 查找余数是否在表中，有则返回两个数的索引
// 没有则将其信息添加进哈希表
if (map.containsKey(sub)) {
return new int[]{map.get(sub), i};
}
map.put(nums[i], i);
}
throw new IllegalArgumentException("No two sum solution");
}
public static void main(String[] args) {
int[] nums = {2, 7, 11, 15};
int target = 9;
int[] ints = twoSum(nums, target);
System.out.println(Arrays.toString(ints));
}
}
- Debug窗口
有同学的Debug窗口没有在IDEA底部显示，可通过双击Shift键方式打开搜索功能框，然后输入Debug，选择如图第二个选项，Debug窗口即会出现在底部。
当然，右键Debug Toolbar 我们还可以选择，让窗口出现在上下左右任意位置。
注：这里用的mac，快捷键和Windows不太一样，不过不影响大家学习技能，我用到的快捷键一定是两平台通用的，然后这里正好强迫下大家去实际操作一下，学过没用过，等于没学过。
主界面介绍
我们先来看下IDEA中Debug模式下的主界面。
- Debug：启动Debug功能。
- 断点：可在左边栏单击，以打上断点，以Debug方式运行到此时，程序会停下。
- 服务按钮：可以在这里关闭服务、启动服务、修改Debug配置，设置断点等。
- 调试按钮：共8个其中包括：Show Execution Point、Step Over (F8)、Step Into (F7)、Force Step Into、Step Out、Drop Frame、Run to Cursor、Evaluate Expression，后面会详细解释功能。
- Frames：显示了该线程调试所经过的所有方法，勾选右上角的漏斗(Show All Frames)按钮，就不会显示其它类库的方法了，否则这里会有一大堆的方法。
- Variables：可以查看变量具体的值，当然也可以修改。
- Watches：查看变量，可以将Variables区中的变量拖到Watches中查看，默认的Debug窗口，可能并没有这个窗口，你需要点击Variables窗口的“眼镜”图标，此窗口才会出现。再点击Watches列里“眼镜”图标，即可收回。
- Debug窗口：可以设置Debug窗口是否固定，或显示在哪个边栏，只需右键即可选择。你甚至可以拖动该Debug窗口，使其以独立窗口形式存在。
各功能键详解
接下来，我们依次讲讲服务按钮、调试按钮、Watches操作栏的作用：
服务按钮
服务按钮如上图中1区所示，从上至下，共10个按钮，IDEA版本不同，可能有小部分不一致。
- Rerun ‘xxx’：重新运行程序，点击会以Debug方式重启服务。
- Edit Run Configuration:“xxx” ：更改运行时配置，其中包括运行Java版本更，环境变量等更改，还可以用于进行远程调试，之后详解。
- Resume Program (F9)：恢复程序，从一个断点运行至下一个断点，没有断点则运行完整个程序。
- Pause Program：暂停程序，当我们执行某步时间太长，或遇到死循环时，可使用其暂停程序，如想继续执行，再点击
Resume Program (F9)即可。 - Stop ‘xxx’ (Ctrl + F2)：终止当前Debug程序。
- View Breakpoints：查看所有断点，还可选择按包、文件或class类进行断点分组，还可对断点进行一些配置，包括条件配置，多线程配置等，后面会详解。
- Mute Breakpoints：沉默所有断点，选择这个后，所有断点变为灰色，断点失效。再次点击，断点变为红色，有效。如果只想使某一个断点失效，可以在断点上右键取消Enabled，会显示空心的红圈，表示当前断点不可用。
- Get Thread Dump：导出当前堆栈信息，可用作其它分析。
- Settings：一些显示设置，可以设置是否在代码界面显示Values、Return Values等，开启即可。
- Pin Tab：是否固定当前Debug标签页。
调试按钮
调试按钮如上图中2区所示，从左至右，共9个按钮，也是我们平时除服务按钮外用的最多的操作了。
- Show Execution Point ：定位，点击此按钮可定位到当前代码执行的行。
- Step Over (F8)：步过，一行一行地往下走，如果执行到子方法，子方法内又无断点的情况下，会跳过子方法继续执行。
- Step Into (F7)：步入，一行一行地往下走，如果执行到子方法，无论子方法有无断点，都会进入到子方法，子方法执行完后返回，继续执行。
- Force Step Into (Alt + Shift + F7)：强制步入，能进入任何方法，查看底层源码的时候可以用这个进入官方类库的方法。
- Step Out (Shift + F8)：步出，从步入的方法内退出到方法调用处，此时方法已执行完毕，只是还没有完成赋值。
- Drop Frame：回退断点，相当于后悔药，后面会详解。
- Run to Cursor：使程序运行至光标处，而光标处不需要打断点，运行过程中，有断点会在断点处停止。
- Evaluate Expression…：计算表达式，后面章节详细说明。
- Trace Current Stream Chain：显示Stream处理的整体过程。Lambda调试神器，之后会详解。
Watches操作栏
Watches窗口是观察变量变化的窗口，其操作栏如上图中3区所示，共6个按钮。
- new Watch…：新增观察变量。
- Remove Watch：删除观察变量
- Move Watch Up：向上移动观察变量。
- Move Watch Down：向下移动观察变量。
- Duplicate Watch：复制观察变量。
- Show watches in variables tab：Watches不会默认打开为新窗口，点击“眼镜”图标后，才会打开为新窗口，再次点击会回到Variables边栏。
查看变量
查看变量值的方式有四种，这里我们首先确定我们的服务按钮中的Setting中有选择在代码界面显示Values、Return Values等。如下图所示即可，没找到也没关系，默认都会显示的。
- 在代码行的后面，有灰色的变量值显示。
- 光标悬停到参数上，也可显示当前变量信息。如果是复杂的变量，还可以点开查看详细变量值
- 也可在Variables里查看变量值，甚至是操作变量值，这里也是变量操作最多的地方。比如，我们运行到一半，想更改某一个变量的值怎么办？重新发一次请求吗，还是重新运行一次？其实不用这么麻烦，直接更改值即可！选择 Set Value… 即可
按下回车，当前target变量的值就改变了，而后可以继续运行。
- 在Watches也可以观察变量值，我们可以通过从Variables里拖变量到Watches中观察，也可以通过点击 new Watch… 添加观察变量。这里和Variables的区别是：Variables窗口只会显示当前代码行能看到的变量，Watches只要添加了该变量，则会一直存在Watches窗口。
更改变量值
其实上一节，已经讲了如何在Variables窗口里更改变量值，这里再讲一种如何更改变量值，如下图所示，这里还可以把变量加入Watches窗口中。
比如这里我们这把num[0]改成了22
设置断点条件
想像一种情况，我们要遍历一个大集合，我们只有当集合为null时，才停下来，那我们难道要一次一次的点过去吗，点到900次的时候，你一时手快，跳过了怎么办？其实我们可以设置断点停留的条件，当条件满足的时候才停下，否则继续运行。以下方代码为例：
我们想在值为null值时，停下断点，看看是哪里为null，然后去更改数据库，进行如下设置即可。
只有当 n == null 这个条件为空时，这个断点才会停止！
计算表达式
我们在Debug时，想知道运行时某个方法的调用值或表达式的结果值，但是这个方法又没写在代码中，我们总是会添加上该方法代码，然后重新运行一次对吧。其实不用重新运行也可以计算其值，点击Evaluate Expression…按键即可。比如，我想知道此时map.keySet()的值会是多少，直接点击Evaluate即可。
当然我们也可以计算一些复杂的表达式
这里的Evaluate功能其实就是： 用当前代码的上下文环境，写出代码表达式，最后计算出临时的结果值。 可方便我们的各种假设性代码实现，而不用每次都去重启代码，也不会影响原代码的正常运行。
回退操作
回退操作即是Debug中的后悔药，IDEA中只能回退到上一个方法调用处，并不能一步一步回退或是回退到上一个断点处。还有一点值得注意的是，回退只是重新走一下流程，之前的某些参数/数据的状态已经改变了的，是无法回退到之前的状态的，如对象、集合、更新了数据库数据等等。比如，main方法调用A方法，A方法里删除了数据库里的一行数据，我们也执行了，这时我们回退，会回退到main方法中调用A方法处，我们A方法中的局部变量的确是回退了，但是数据库里的值已经被删了，回退不了了，其它第三方对象、集合原理也类似，回退不了。回退的方式很简单，在Frames窗口中，点击Drop Frame按键即可。
也可一次回退几个方法，比如我这里是main调用a方法，a调用b方法，b调用c方法，我这里直接选中a方法Frame，右键点击Drop Frame，这样就直接回退到main方法了，右键的Drop Frame和操作栏上的效果是一致的。
强制返回
想象一个场景，当前bug已经找到了，你不想再继续执行了，再执行后面的代码会删除数据，你不想执行了，此时你们怎么办？直接停掉整个服务吗？能不能只停掉当前线程，而不停掉整个服务？答案是可以的，我们给他一个返回值。这里使用Force Return强制返回即可。
比如这里，twoSum方法要返回int[]，我们直接new int[]{2, 7}返回即可，当然我们也可以返回点让前端开心点的数据，哄哄前端。
或者我们直接抛出异常也是可以的
多线程调试
Debug默认使用时，会阻塞所有线程，只留当前线程。 平时如果只是学习可能不会觉得麻烦，但是开发中，某个接口，其他人在用，难道要别人等一下，等你Debug完再用吗，其实不用的。只需要选中如下所示，即可多线程调试，没有打断点的线程会直接执行，打了断点的线程，才会被阻塞，当然，同一方法入口，也可以进入多个线程，在Frames中进行线程的切换即可。
也可选择 View Breakpoints，然后再选择Thread开启多线程调度模式。
Stream 调试
有没有发现，用Debug调试Lambda表达式时很难受，尤其是哪种一行十几个方法哪种，一写就是一串，写时爽的一P，Debug时反向爽的一P，如果你也有这些问题，那么接下来这个神器要好好学习一下了。不知你有没有发现，调试按钮里Trace Current Stream Chain 按钮常年都是黑色的，为什么呢，因为他是做Stream调试的，只有断点在Stream表达式时才能使用，使用方法即断点在Stream时，点击该按钮即可。
看出该按钮的妙处了吧，能直接把每一步的转换方式或者结果展示在我们面前，而且还有Split Mode展示方式，能一步一步展示转换结果。
远程Debug
当我们遇到某些问题，只能在生产环境下复现，开发环境不能复现的bug时，我们就需要使用远程Debug功能了。只需要我们本地代码和远程部署的代码一致即可。当然还要在远程启动jar包时，加入-agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=xxx参数，其中xxx为监听端口，详细步骤如下：
点击 Edit Configuration…
依次选择“+”，然后选择 Remote JVM Debug
然后填写一下配置，Name是之后启动的名称，Host 是远程服务器的 ip，port: 用于远程socket 连接的端口，注意不能和项目端口一致，否则会启动失败，然后，idea 会为我们自动生成一条命令行参数:-agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=5005
接着在远程启动jar时，加上我们的参数
java -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=5005 -jar xxx.jar
在远程项目启动成功后, 在本地以Debug方式运行第一步配置的服务
然后再请求远程原服务，我们在本地的断点就起作用了，是不是很秀
最后
至此IDEA Debug基本所有的知识点都介绍完了，欢迎大家关注，之后会有更精彩的知识点分享给大家！