[core java学习笔记][第十一章异常断言日志调试]

第11章 异常，断言，日志，调试

• 处理错误
• 捕获异常
• 使用异常机制的技巧
• 使用断言
• 日志
• 测试技巧
• GUI程序排错技巧
• 使用调试器

11.1 处理错误

11.1.1异常分类

• 都继承自Throwable类

• 分成Error和Exception

  • Error类

    描述了Java运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。应用程序不应该抛出此种类型的错误。如果出现了这样的内部错误，除了通告给用户，并尽力使程序安全地终止外，再也无能为力

  • Exception层次结构：最需关注的

    • RuntimeException 程序错误导致的异常

      • 错误的类型转换
      • 数组访问越界
      • 访问空指针

    • 不是派生于RuntimeException 由于像I/O错误，程序本身没有问题导致的异常

      • 试图在文件尾部读取后面数据
      • 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，而那个字符串表示的类不存在

• java语言规范 派生于 Error类或RuntimeException类的所有异常称为未检查（unchecked)异常，所有其他异常称为已检查（checked)异常。

11.1.2 声明已检查异常

• 以下四种情况自己编写方法时，需要抛出异常

  • 调用一个抛出checked异常的方法，例如，FileInputStream构造器
  • 程序运行发现错误，并且利用throw语句抛出一个checked异常
  • Java虚拟机和运行时库出现的内部错误

• 对于可能被他人使用的Java方法，更具异常规范（exception specification),在方法的首部声明这个方法可能抛出异常，如果有多个用逗号隔开

  class MyAnimation
  {
      ...
      public Image loadImage(String s) throws IOException FileNotFoundException
      {
              ...
      }
  }
  

• 关于子类覆盖超类的方法那一块没看懂

11.1.3 如何抛出异常

1. 找到一个合适的异常类
2. 在方法声明
3. 创建这个类的一个对象

4. 将对象抛出

   String readData(Scanner in) thros EOFException
   {
       ...
       while(...)
       {
           if(!in.hasNext())
           {
               if(n<len)
                   throw new EOFException();
           }
       }
       ...
       return S;
   }
   
   //还能含有一个字符串参数的构造器
   
   String girpe="Content-length " +len +",Recived" + n ;
   throw new EOFException(girpe);  
   

11.1.4 创建异常类

• 创建一个派生于Exception的类 ，或者派生于Exception子类的类。

• 一般需要定义两个构造器，一个是默认的，另一个是带有详细描述信息的构造器（超类Throwable的toString方法将会打印这些详细信息)

  class  FileFormatException extends IOException
  {
      public FileFormatException() {}
      public FileFormatException(String gripe)
      {
          super(gripe);
      }
  }   
  

• String getMessage()

  能获得Throwable对象详细描述信息，即构造时丢进去的String。

11.2 捕获异常

• 如果异常没有被捕获，程序将会停止运行

• 如果想捕获异常，以下是最简单的try/catch 语句块

  try
  {
      code
      more code 
      more code
  }
  catch (ExceptionType e)
  {
      handler for this type 
  }
  

• 如果try语句块中的任何代码抛出了在catch子句中说明的异常，那么

  1. 跳过剩下的try 语句
  2. 将执行catch子句中的处理器代码

• 以下是个简单的例子

  public void read(String filename)
  {
      try 
      {
          InputStrem in = new FileInputStream(filename);
          int b;
          while((b!=in.read())!=-1)
          {
              process input;
          }
      }
      catch (IOException exception)
      {
          exception.printStackTrace();
      }
  
  }
  

对于以上代码

通常最好的选择是什么都不做，而是将异常传递给调用者。如果read方法出现了错误，就让read方法的调用者去操心！如果采用这种处理方式，就必须声明这个方法可能会抛出一个IOException

public void read(String filename) throws IOException
{
        InputStrem in = new FileInputStream(filename);
        int b;
        while((b!=in.read())!=-1)
        {
            process input;
        }
}

• 不允许子类覆盖超类的方法中throws说明符超过超类所列出的异常范围，如果有不属于的，不能throws掉，只能自己捕获处理

11.2.1 捕获多个异常

• 基本语句

  try 
  {
  
  }
  catch (FileNotFoundException e)
  {
  
  }
  catch (UnknownHostException e)
  {
  
  }
  catch (IOException e)
  {
  
  }
  

• 如果需要获得详细信息

  e.getMessage() //详细错误信息
  
  e.getClass().getName()  //异常对象的实际类型
  

• 如果处理方式一样 合并catch语句

  try
  {
      code..
  }
  catch (FileNotFoundException | UnknownHostException e)
  {
  
  }
  

11.2.2 再次抛出异常或异常链

• 捕获异常再次抛出的基本方法

  try
  {
      access the database
  }
  catch (SQLException e)
  {
      throw new ServletException("database error: "+e.getMessage());
  }
  

• 还有一种能不丢失原始异常的方法

  try
  {
      access the database
  }
  catch (SQLException e)
  {
      Throwable se=new ServletException("database error");
      se.initCause(e);
      throw se;
  }
  

  当捕获异常时，可以用以下语句重新得到原始异常：

  Throwable e = se.getCause();
  

  书上强烈建议这种包装方式，不丢失原异常的细节。

• 有时只是记录异常

  try
  {
      access the database
  }
  catch (SQLException e)
  {
      logger.log(level,message,e);
      throw e;
  }
  

11.2.3 finaly子句

• 基本语法

  try
  {
  }
  catch(Exception e)
  {
  }
  finally
  {
          in.close();
  }
  

• 无论try中抛出异常，还是catch中抛出异常，总而言之finall总会执行

• 强烈使用try/catch 和 try/finally语句块单独，而不是基本语法的用法。如下：

  InputStream in= ... ;
  try 
  {
      try 
      {
          code that might throw exceptions
      }
      finally
      {
          in.close();
      }
  }
  catch(IOException e)
  {
      show error message
  }
  

  内层的try只有一个职责，确认关闭输入流。外层的try 用来确保报告出现的错误。

• 注意：当finally 和catch包含return语句，会执行finally的return。

• 注意：finally 也可能抛出异常，而导致本来要catch抛出的异常被覆盖

11.2.4 带资源的try语句

• 假如资源实现了AutoCloseable/Closeable接口的类。可以利用带资源的try语句

  try(Resource res=...)
  {
      work with res
  }
  

• try 退出时，会自动调用res.close()。下面给出一个典型的例子。

  try (Scanner in=new Scanner(new FileInputStream("/usr/share/dict/words")))
  {
      while (in.hasNext())
          System.out.println(in.next());
  }
  

• 还能指定多个资源，例如：

  try (Scanner in = new Scanner(new FileInputStream("/usr/share/dict/words")),
      PrintWriter out=new PrintWriter("out.txt"))
  {
      while(in.hasNext())
          out.println(in.next().toUpperCase());
  }
  

• 如果.close()也抛出了异常，但是不会覆盖原来该抛出的异常，而是被抑制，如果你想知道这些被抑制的异常，可以通过getSuppressed方法。

11.2.5 分析堆栈跟踪元素

• 堆栈跟踪（stack trace）是一个方法调用过程的列表。

• 比较灵活的方式是使用getStackTrace()。它会得到StackTraceElement对象的一个数组。
  例如：

  Throwable t = new Throwable();
  StackTraceElement[] frames = t.getStackTrace();
  for(StackTraceElement f : frames)
      System.out.println(f);  
  输出
  factorial(4):
  StackTraceTest.factorial(StackTraceTest.java:8)
  StackTraceTest.factorial(StackTraceTest.java:14)
  StackTraceTest.factorial(StackTraceTest.java:14)
  StackTraceTest.factorial(StackTraceTest.java:14)
  StackTraceTest.factorial(StackTraceTest.java:14)
  StackTraceTest.factorial(StackTrcaceTest.java:14)
  StackTraceTest.main(StackTraceTest.java:23)
  

  能获得文件名，类名，当前执行的代码行号

• 静态的Thread.getAllStackTrace方法，获得所有线程的堆栈跟踪。下面是例子

  Map<Thread,StackTraceElement[]> map=Thread.getAllStackTraces();
  for(Thread t : map.keySet())
  {
      StackTraceElement[] frames=map.get(t);
          for(StackTraceElement f : frames)
              System.out.println(f);
  }
  

11.3 使用异常机制的技巧

• 异常不能代替简单的测试
• 不要过分细化异常
• 利用异常层次结构
• 不要羞于传递异常，有时候你是类设计者，应该由使用者决定对异常怎么样

11.4 使用断言

• assert关键字有两个表达形式

  assert 条件；
  //为false ,抛出一个AssertionError异常
  assert 条件：表达式;
  //表达式传入异常作为一个消息字符串。
  

11.4.1 启用或者禁用断言

• -ea或 -enableassertions启用，默认是禁用
• 也能启动部分包的断言，也能金庸部分包的断言

11.4.2 使用断言完成参数检查

• 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工具。

11.5 记录日志

11.5.1 基本日志

• 日志系统管理着一个名为Logger.global的默认日志记录器，可以用System.out替换它，并通过info方法记录日志信息

  Logger.getGlobal().info("File->Open menu item selected");
  //print     
  //三月 15, 2016 7:33:25 下午 log main   
  //信息: File->Open menu item selected
  

  自动包含了时间，调用的类名和方法。

• Logger.gelGlobal().setLevel(Level.OFF)来取消所有日志

11.5.2 高级日志

• 调用getLogger方法可以创建或检索记录器

  Logger myLogger= Logger.getLogger("log.zhouyong");
  

• 如果对日志设置了日志级别，那么它的子记录器也会继承这个属性

• 有一下7个日志记录器级别

  • SEVERE
  • WARNING
  • INFO
  • CONFIG
  • FINE
  • FINER
  • FINEST

  在默认情况，只记录前三个级别，也可以设置其他级别。例如:

  logger.setLevel(Level.FINE)
  

  现在，FINE和更高级别的记录都可以记录下来

  另外可以使用Level.ALL 开启所有 Level.OFF 关闭所有

• 有以下几种记录方式

  logger.warning(message);
  logger.fine(message);
  //同时还可以用log方法指定级别
  logger.log(Level.FINE,message);
  

• 一般用CONFIG，FINE等记录有助于诊断，但对于程序员没有太大意义的调试信息。

• 默认的日志记录将显示包含日志调用类名和方法名。但是如果虚拟机进行了优化，可能无法得到准确的信息。此时需要logp方法获得调用类和方法的确切位置，签名如下：

  void logp(level l,String className,String methodName,String message)
  

  下面还有一些跟踪执行流的方法

  void entering(String className,String methodName)
  void entering(String className,String methodName,Object param)
  void entering(String className,String methodName,Object[] params)
  void exiting(String className,String methodName)
  void exiting(String className,String methodName,Object result)
  

  例如：

  不知道有什么用。。
  

• 记录日志的常用用途是记录那些不可预料的异常。可以使用一下两种方式。

  void throwing(String className,String methodName,Throwable t)
  void log(Level l,String message ,Throwable t)
  

  典型的用法是：

  if(...)
  {
      IOExcption exception = new IOException("...");
      logger.throwing("com.my","read",exception);
      throw exception;
      //FINER级别
  }
  

  还有

  try
  {
      ...
  }
  catch (IOException e)
  {
      Logger.getLogger("...").log(Level.WARNING,"Reading image",e);
  }
  

11.5.3 修改日志管理器配置

• 默认情况，配置文件存在于：

  e/lib/logging.properties
  

• 要想使用自己的配置文件 需要

  java -Djava.util.logging.config.file=configFile MainClass
  

• 修改默认的日志记录级别

  .level=INFO
  

  还能修改自己日志记录级别
  com.mycompany.myapp.level=FINE

• 控制台也有输出级别限制

  java.util.logging.ConsoleHandler.level=FINE

• 日志属性由java.util.logging.LogManager类处理。具体看API

11.5.4 本地化

• 不太懂 以后了解

11.5.5 处理器

• 日志记录器先会将记录发送到父处理器中，最终的处理器有一个ConsoleHandle。

• 对于一个要被记录的日志记录，它的日志记录级别必须高于日志记录器和处理器的阈值。

  要想记录FINE级别的日志，就必须修改配置文件中的默认日志记录级别和处理器级别。
  另外,还可以绕过配置文件，安装自己的处理器。//控制台处理器

  Logger logger=Logger.getLogger("log.zhouyong");
  logger.setLevel(Level.FINE);
  logger.setUseParentHandlers(false);
  Handler handler = new ConsoleHandler();
  handler.setLevel(Level.FINE);
  logger.addHandler(handler);
  logger.log(Level.FINE,"dddd");
  

  在默认情况，日志记录器会将记录发送给自己的处理器和父处理器。父处理器就是一般的默认处理器，但是既然我们有了自己的处理器，可以把父处理器关了。免得控制台发送了两次记录

• 要想将日志发送到别的地方，就需要其他处理器。

  • FileHandler 收集文件中的日志
  • SocketHandler。 发送到特定的主机和端口

• FileHandler

  FileHandler handler = new FileHandler();
  handler.setLevel(Level.FINE);
  logger.addHandler(handler);
  logger.log(Level.FINE,"dddd");
  

  文件在User底下，格式为XML。如下：

  <?xml version="1.0" encoding="GBK" standalone="no"?>
  <!DOCTYPE log SYSTEM "logger.dtd">
  <log>
  <record>
    <date>2016-03-15T23:40:17</date>
    <millis>1458056417956</millis>
    <sequence>0</sequence>
    <logger>log.zhouyong</logger>
    <level>FINE</level>
    <class>log</class>
    <method>main</method>
    <thread>1</thread>
    <message>dddd</message>
  </record>
  </log>
  

• 还能有更多的复杂方式来处理完成自己想要的要求

11.5.6 过滤器

• 每个记录器和处理器都可以有一个可选的过滤器来完成附加的过滤

• 可以通过实现Filter接口并定义下列方法来自定义过滤器

  boolean isLoggable(LogRecord record)
  

• setFilter方法安装过滤器

11.5.7 格式化器

• ConsoleHandler类和FileHandler可以生成文本或 XML格式的日志记录。但是也可以自定义格式。

• 通过继承Formatter类，并覆盖一下方法。

  String format(LogRecord record)
  

• 可以根据自己意愿对记录的信息进行格式化，并返回结果字符串。

• 然后用setFormatter方法将格式化器安装到处理器中。

11.5.8 日志记录说明