java异常、断言和日志


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1. 异常

异常对象都是派生于Throwable类的一个类实例

1.1. 异常分类

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graph LR
A[Throwable]  --> B[Error]
A --> C[Exception]
C --> D[RuntimeException]
C --> E[IOException]
  • 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。你对此无能为力。
  • Exception层次又分为两个分支：一个分支派生于RuntimeException;另一分支包含其他异常。
  • 由编程错误导致的异常属于RuntimeException（数组越界，访问null指针，错误的强制类型转换）
  • 如果程序本身没有问题，但由于像I/O错误这类问题导致的异常属于其他异常（如文件不存在，试图超越文件末尾继续读取数据等）

Java语言将派生于Error类或RuntimeException类的所有异常称为非检查型异常，所有的其他的异常称为检查型异常。

检查型异常编译期必须进行处理（捕获或者声明），否则程序不能通过编译；而非检查型异常可以通过编译（如数组越界）

1.2. 声明检查型异常

当调用了一个抛出检查型异常的方法时，需要在方法首部中添加throws子句，声明检查型异常

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class NyAnimation
{
	...
	public Image loadImage(String s)Throws FileNotFFoundException
	{
		...
	}
}

它指出这个方法可能抛出一个异常

不需要声明非检查型异常（虽然也可以声明）

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class NyAnimation
{
	...
	public Image loadImage(String s)Throws ArrayIndexOutOfBoundsException//bad style
	{
		...
	}
}

总之，一个方法必须声明所有可能抛出的检查型异常，而不应该声明非检查型异常。

如果一个异常继承自Error或RuntimeException类，则无需处理，如果是继承自Exception类，则必须处理。

1.3. 抛出异常的情况

  • 调用了一个抛出检查型异常的方法
  • 检测到一个错误，并且利用throw语句抛出一个检查型异常
  • 程序出现错误（如数组越界）
  • java虚拟机或运行时库出现内部错误

1.4. 如何抛出异常

  1. 找到一个合适的异常类。（查文档）
  2. 创建这个类的一个对象。
  3. 将对象抛出。
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throw new 异常类();//如果是检查型异常还需声明或者放在try块中，否则不能通过编译

一旦方法抛出了异常，这个方法就不会返回调用者。

1.5. 创建异常类

当你的代码可能遇到任何标准异常类都无法描述清楚的问题时，可以创建自己的异常类。

可以定义一个派生于Exception类或其子类的异常类(为检查型异常)，这个类应该包含两个构造器，一个是默认的构造器，一个是包含详细信息的构造器。

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public class ErrorTest extends Exception {
    public ErrorTest() {
    }

    public ErrorTest(String message) {
        super(message);
    }
}

现在可以抛出自定义的异常类了

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public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) throws ErrorTest {
        if(true) throw new ErrorTest();
        /*
        Exception in thread "main" exception.ErrorTest
	at exception.ExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:20)
        */
    }
}

其中带参构造方法能够输出信息

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       if(true) throw new ErrorTest("但参构造");
       /*
       Exception in thread "main" exception.ErrorTest: 带参构造
at exception.ExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:20)
       */

1.6. 捕获异常

如果发生了某个异常，但没有在任何地方捕获这个异常，程序就会终止。

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public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) throws ErrorTest {
        int[] arrs = new int[]{1, 2, 3};
        show(arrs);
        System.out.println("y");
        /*
        Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 3 out of bounds for length 3
	at exception.ExceptionDemo.show(ExceptionDemo.java:23)
	at exception.ExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:18)
        */
        //数组越界异常
    }
    public static void show(int[]arr){
        System.out.println(arr[3]);
    }

尽管在之后有一条输出语句，但是没有执行，因为程序发现有异常后就终止了，但是捕获了这个异常之后程序就不会终止。

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public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) throws ErrorTest {
        int[] arrs = new int[]{1, 2, 3};
        try {
                show(arrs);
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("y");//会输出y
    }
    public static void show(int[]arr){
        System.out.println(arr[3]);
    }
}
/*
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 3 out of bounds for length 3
	at exception.ExceptionDemo.show(ExceptionDemo.java:21)
	at exception.ExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:10)
y
*/

要想捕获一个异常，需要用try catch语句块，如果try语句块中的任何代码抛出了catch子句中指定的一个异常类，那么

  1. 程序将跳过try语句块的其余代码
  2. 程序将执行catch子句中的处理器代码

请注意：

  • 如果try语句块中的代码没有抛出任何异常，那么程序将跳过catch子句。
  • 如果方法中的任何代码抛出了catch子句中没有声明的一个异常类型，那么这个方法就会立即退出。

如果调用了一个抛出检查型异常的方法，就必须处理这个异常(try)，或传递这个异常(throws)。

1.7. 再次抛出异常与异常链

可以在catch子句中继续抛出一个异常

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try{
....
}catch(Exception e){
	throw new ...;//新异常
}

还可以将原始异常设置为新异常的“原因”

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        try {
                show(arrs);//产生异常，停止try块中的执行
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            ErrorTest errorTest = new ErrorTest();
            errorTest.initCause(e);//设置e为errorTest的原因
            throw errorTest;
        }
        /*
        Exception in thread "main" exception.ErrorTest
	at exception.ExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:16)
Caused by: java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 3 out of bounds for length 3
	at exception.ExceptionDemo.show(ExceptionDemo.java:23)
	at exception.ExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:10)
        */
        //其中原因用caused by给出

当捕获到这个异常时，可以使用下面这条语句获取原始异常

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....
catch (ErrorTest er){
            Throwable cause = er.getCause();//得到原始异常
            cause.printStackTrace();
        }

使用这种包装技术可以在抛出高层异常时不会丢失原始异常

1.8. finally子句

不管异常有没有被捕获，finally子句中的代码都会执行
finally语句主要用于清理资源。

1.9. try-with-Resources语句

对于以下代码模式

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//open a resource
try{
	//work with the resource
}finally{
	//close the resource
}

如果资源属于一个实现了AutoCloseable接口的类，这个类中提供了这样的一个方法

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public interface AutoCloseable {
    void close() throws Exception;
}

那么就可以使用另一种快捷方式

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

try块自动退出时会调用res.close()来关闭资源。对于读取文件等资源流，就可以使用这种方式，在其完成后会自动关闭资源流

如果try块抛出一个异常，而close方法也抛出一个异常，则close方法的异常会被抑制。

1.10. 使用异常的技巧

  • 异常不能代替简单的测试，只在异常情况下使用异常。
  • 不要过分地细化异常，即不要将每一条语句都分装在一个独立的try块中，而是将正常处理和错误处理分开。
  • 充分利用异常层次结构，不要只适用Throwable。
  • 不要压制异常。
  • 不要羞于传递异常。如果调用了一个抛出异常的方法，最好继续传递这个异常，而不是自己捕获。（throws）

2. 断言

断言机制允许在测试期间向代码中插入一些检查，而在生产代码中会自动删除这些检查。
使用关键字assert来使用断言，语法类似于if

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assert i>0;
...

如果为真，继续执行下面的语句，如果为假则抛出一个AssertionError异常。

一般情况下断言是禁用的，需要用-ea去启动断言

3. 日志

平常我在进行调试时都会在代码中插入一些System.out.println语句来观察程序的行为，但是调试完后删起来很麻烦。因此可以用日志来代替，可以很容易地取消全部日志或者取消某个级别以下的日志。

3.1. 基本日志

要生成简单的日志记录，可以使用全局日志记录器并调用其info方法

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//生成基本日志
      Logger.getGlobal().info("log");
      /*
      4月 14, 2020 3:48:45 下午 exception.loggerDemo main
      信息: log
       */

在适当的地方（如main的最前面）调用下面语句即可以取消所有的日志

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Logger.getGlobal().setLevel(Level.OFF);

3.2. 日志级别

可以使用getLogger方法来创建或获取日志记录器：

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Logger logger = Logger.getLogger(LoggerDemo.class.getName());

通常有七个日志级别

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

在默认情况下只记录前三个级别。

也可以设置一个不同的级别

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logger.setLevel(Level.ALL);//所有的级别都会被记录

所有的级别都有日志记录方法

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logger.finest("message");

但是即使开启了所有的记录级别，仍然不会再控制台输出INFO以下级别的信息，此时需要修改配置信息或者构建一个新的控制台处理器

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		Logger logger = Logger.getLogger(LoggerDemo.class.getName());//默认不输出INFO以下的日志，需要修改配置文件
        ConsoleHandler handler = new ConsoleHandler();//也可以采用这种方式,构造一个新的控制台处理器
        handler.setLevel(Level.ALL);
        logger.addHandler(handler);
        logger.setLevel(Level.ALL);
        logger.finest("message");
        /*
        4月 16, 2020 11:08:41 下午 exception.LoggerDemo main
非常详细: message
        */

3.3. 日志技巧

  • 对于一个简单的应用，选择一个日志记录器。可以把日志记录器命名为与主应用包一样的名字。
  • 默认的日志配置会把级别等于或高于INFO的所有消息记录的控制台。

高级日志有部分为略读

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一名在校的大学生<br><br>梦想是成为一名优秀的程序员(划掉)，icer！