七. （《Java核心技术》读书笔记+重点整理系列）异常处理、断言和日志

异常分类

• Error：Java运行时系统的内部错误以及资源耗尽的错误。程序中基本不用处理，如果出现了该类错误，告知用户并安全退出即可。

• RuntimeException：程序编写中的错误，不需要try…catch捕获，修改程序即可避免的错误。也叫uncheckedException，所谓的unchecked是指编译过程中，编译器无法检测出来的错误。比如：数组越界、访问空指针。

• IOException：类中抛出的、需要try…catch捕获的大多是这类异常。对应的也成为checkedException，编译器会强制检查是否处理的异常。

抛出异常

• 声明受查异常：在方法签名后，用关键字throws接异常类名。

• 抛出异常：在方法代码中，用关键字throw接异常对象。

• 自定义异常类：创建一个继承自Exception或Exception子类的自定义类，规范化的包含两个构造器，一个无参无内容构造器，一个含参数调用super(String)构造器。

public class Main{
    public class myException extends Exception{
        public myException(){}
        public myException(Integer i, String s){
            super("文件名长" + String.valueOf(i) + " 文件名为" + s + "  WEONG!");
        }
    }

    public void myPrint(String filename) throws myException {
        if (filename.length() > 5){
            throw new myException(filename.length(), filename);
        }
        //...
        return;
    }

    public static void main(String[] args){
        Main m = new Main();
        try {
            m.myPrint("abcdef");
        } catch (myException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
            //e.printStackTrace();
        }
    }
}

捕获异常

//try...catch
public static void main(String[] args) {
    File f = new File("a.txt");
    try {
        FileInputStream fin = new FileInputStream(f);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
//IDEA整体缩进快捷键：Shift + Tab

两种执行结果：
try块中没有异常，跳过catch块；
try块中遇到异常，跳过剩余try块语句，执行catch块。

应用程序中，不可避免的会用到文件操作IO流或者是数据库连接，诸如此类开销比较大的资源。这个时候就需要在使用完后，手动进行资源的及时销毁，避免内存泄露。try…catch有三种写法可以完成上述功能。

//try...catch
public static void main(String[] args) {
    File f = new File("a.txt");
    try {
        FileInputStream fin = new FileInputStream(f);
        fin.close();
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

但如果在对象创建之后，遇到了异常跳入某个catch块中，这样close的代码就执行不到。由此引出了finally块，即无论try…catch如何执行，最后一定会执行finally块。

//try...catch...finally
public static void main(String[] args) {
    File f = new File("a.txt");
    FileInputStream fin = null;
    try {
        fin = new FileInputStream(f);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        try {
            fin.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

试想如果变量在创建的时候就报异常，导致变量没有创建仍是空值，就会在finally块中报空值引用错误。而且这种写法，在finally块中遇到异常时，还需要再使用一次try…catch，略显臃肿。

//try-with-resources
public static void main(String[] args) {
    File f = new File("a.txt");
    try(FileInputStream fin =new FileInputStream(f)) {
        ...
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

try-with-resources写法的原理，会在try块退出的时候执行一次资源关闭。实测不会出现空指针情况，而且写法简洁，最为推荐。

• 异常链：在实际的开发背景中，还会在catch块中再次抛出异常。用来改变异常类型，或者使用自定的详述的异常类型。也可以用Java提供的initCause(e)和getCause()，来构建一个因果的异常链。

• 堆栈轨迹元素：常用的e.printStackTrace()方法打印方法调用过程，也可以使用e.getStackTrace()返回一个StackTraceElement[]数组，用来逐个分析异常文件名和代码行数。

断言

断言是在开发测试阶段使用，用来确定每一部分的前置条件是否满足，并以此来确定程序错误出现的区间，以便快速定位BUG。相较于异常的优势在于，可以在运行的时候选择是否执行断言，并且不用重新编译。

public static void main(String[] args) {
    File f = null;
    assert f != null:f;
    System.out.println(f.getName());
}
//定位到错误在File对象没有初始化

assert有两种形式：
assert 条件；
assert 条件 ： 表达式；

//含有的表达式会在输出中显示值，核心就是报一个AssertionError
Exception in thread "main" java.lang.AssertionError: null
	at Main.main(Main.java:23)

• 启用断言：在IDEA中修改运行配置，加入-ea的参数即可。我开始还以为在程序参数中加，但是发现程序参数是主函数的args形参。应该调出VM参数，加入-ea。同时可以用-ea：或者-da：启用或抑制某个包中的断言。还有就是在程序中使用ClassLoader类加载器的时候，手动启用或是移除断言。

记录日志

在JDK1.3以前，日志都是直接print到STDOUT流中。后来出现了log4j，以及性能更优的slf4j框架。

• 基本日志：日志记录器有7个级别，分别为：SEVERE>WARNING>INFO>CONFIG>FINE>FINER>FINEST。

//全局日志记录器
public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    //Logger.getGlobal().setLevel(Level.WARNING);
    //设置最低显示级别
    Logger.getGlobal().info("赋值a为1。");
}

• 高级日志：也就是使用自定义的日志记录器。还可以有不同类型的日志，比如entering函数步入以及exiting函数退出。

public class Main{
    private static final Logger mylog = Logger.getLogger("com.mylog");
    //用静态变量存储日志记录器，防止没有使用而被垃圾回收器回收。
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        mylog.warning("a赋值为1");
    }
}

public class Main{
    private static final Logger mylog = Logger.getLogger("com.mylog");
    public static void main(String[] args) {
        mylog.setLevel(Level.FINER);
        mylog.setUseParentHandlers(false);
        Handler handler = new ConsoleHandler();
        handler.setLevel(Level.FINER);
        mylog.addHandler(handler);
        mylog.entering("com", "main");
        int a = 1;
        mylog.exiting("com", "read", a);
    }
}
//这里涉及到了处理器的内容，之后会详述。

• 处理器：日志记录器会将记录发送到日志处理器中，由处理器决定如何输出日志。默认情况下，会发送到ConsoleHandler中，输出到System.err中。（关于System.err与System.out相似，为标准错误输出，体现在编译器中就是输出内容为红色）值得注意的是，自定义处理器时，会默认将日志再传一份给命名为“”的父处理器，这也是为什么要设置setUseParentHandlers为false，目的是只有一遍输出即可。记录器有记录级别，同时处理器也有处理级别，所以能显示的日志为两者的最小阈值。类似的，还可以将日志输出到文件或者流数据中，分别对应了FileHandler和StreamHandler。

public class Main{
    private static final Logger mylog = Logger.getLogger("com.mylog");
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Handler handler = new FileHandler("src/1.log");
            //默认路径在C盘用户里
            mylog.addHandler(handler);
            mylog.setLevel(Level.WARNING);
            mylog.warning("BUG!!");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

• 过滤器：每个记录器和处理器都可以有一个过滤器，默认情况下是根据日志的级别过滤。如果想要自定义的话，可以实现Filter接口，重写isLoggable方法，使用setFilter绑定。

• 格式化器：同样的，自定义时需要实现Formatter接口，用setFormatter绑定。

• 修改配置文件：文件路径在jdk/conf/logging.properties中，修改相应字段，程序中的修改优先级更高。可以指定自定义部件属性值，也可以直接修改全局值。

//补充配置文件相关，实质上Properties抽象出String类型的键值对
try {
    Properties properties = new Properties();
    FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("1.txt");
    properties.load(fileInputStream);
    //还可以通过store存储
    String name = properties.getProperty("name");
    System.out.println(name);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

• 本地化：使用logmessages资源包，显示信息必须用包中定义的，可以完成不同语言的映射，适用于全球化编程。

本文中的日志均使用的是java.util.logging自带的框架，可以使用功能更为强大的log4j或者是commons-logging。

调试技巧

• 日志代理：new对象的时候，使用匿名类重写要使用的方法，调用super方法，加入日志信息。

• -verbose启动VM，可以看到类的加载路径。-Xlint对常见错误的检查。

• Windows下打开bin下的jconsole监控内存、线程、类加载等情况。

• jmap工具查看堆中变量值。（使用jps命令查看运行的所有java程序及其虚拟标识符）

PS

• print中如果出现多个变量的字符串拼接，最好使用printf格式化输出，否则会创建很多的String变量。

• 打开文件的路径框中输入cmd，可以直接在目标路径下打开命令行。