---

title: 異常、斷言和日志
tag: 標(biāo)簽名
categories: 分類
comment: 是否允許評(píng)論(true or false)
description: 描述
top_img: https://z3.ax1x.com/2021/10/06/4xq2s1.png

cover: https://z3.ax1x.com/2021/10/06/4xq2s1.png

處理錯(cuò)誤

假設(shè)一個(gè)Java程序運(yùn)行期間出現(xiàn)了一個(gè)錯(cuò)誤。這個(gè)錯(cuò)誤的原因有很多種，可能是由于文件包含錯(cuò)誤信息，或者網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)問題，也有可能是使用了無效的數(shù)組下標(biāo)。用戶期望在出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)，能夠采取合理的行為。如果由于出現(xiàn)錯(cuò)誤而使得某些操作沒有完成，程序應(yīng)該：

• 返回一種安全的狀態(tài)，并能夠讓用戶執(zhí)行其他的命令
• 允許用戶保存所有工作的結(jié)果，并且以妥善的方式終止程序。

異常分類

任何異常對(duì)象都是派生與Throwable類的一個(gè)類實(shí)例。

Error類層次結(jié)構(gòu)描述了Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)部錯(cuò)誤和資源耗盡錯(cuò)誤。

在Java程序設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)關(guān)注Exception層次結(jié)構(gòu)。它的下面又分為兩個(gè)結(jié)構(gòu)，一個(gè)為RuntimeException,另一個(gè)分支為包含其他異常。一般的規(guī)則為：由于編程錯(cuò)誤導(dǎo)致的異常屬于RuntimeException；如果程序本身沒有問題，但是由于像I/O錯(cuò)誤這里問題的異常屬于其他異常。

派生與RuntimeException的異常包括：

• 錯(cuò)誤的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
• 數(shù)組范圍越界
• 訪問null指針

不是派生于RuntimeException的異常包括：

• 試圖超越文件末尾繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)
• 試圖打開一個(gè)不存在的文件
• 試圖根據(jù)給定的字符串查找Class對(duì)象，而這個(gè)字符串表示的類并不存在。

“如果出現(xiàn)RuntimeException異常，那么就一定是比的問題”，這個(gè)規(guī)則很有道理。應(yīng)該通過檢測(cè)數(shù)組下標(biāo)是否越界來避免ArrayIndexOutOfBoundsException異常；應(yīng)該在使用變量之前通過檢測(cè)它是否為Null來杜絕NullPointException異常的發(fā)生。

Java語(yǔ)法規(guī)范將派生與Error類或RuntimeException類的所有異常稱為非檢查型異常，所有其他的異常稱為檢查型異常。

聲明檢查型異常

如果遇到了無法處理的異常，Java方法可以拋出一個(gè)異常。方法不僅需要告訴編譯器將要返回什么值，還有告訴編譯器有可能發(fā)生什么錯(cuò)誤。如：一段讀取文件的代碼知道有可能讀取的文件不存在，或者文件內(nèi)容為空。

要在方法的首部指出這個(gè)方法可能拋出一個(gè)異常，所以要修改方法首部，以反映這個(gè)方法可能拋出的異常。

public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException

這個(gè)聲明表示這個(gè)構(gòu)造器將根據(jù)給定的String參數(shù)產(chǎn)生一個(gè)FileInputStream對(duì)象，但也有可能出錯(cuò)而拋出一個(gè)FileNotFoundException異常。如果出現(xiàn)了這種糟糕的情況，構(gòu)造器將不會(huì)初始化一個(gè)新的FileInputStream對(duì)象，而是拋出一個(gè)FileNotFoundException對(duì)象。如果這個(gè)方法真的拋出了這樣的一個(gè)異常，運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)就會(huì)開始搜索如何處理FileNotFoundException對(duì)象的異常處理器。

在自己編寫方法時(shí)，不必聲明這個(gè)方法可能拋出的所有異常。在什么時(shí)候需要在方法中用throws子句聲明異常，以及要用throws子句聲明哪些異常，需要記住下面4種情況拋出的異常：

• 調(diào)用一個(gè)拋出檢測(cè)型異常的方法
• 檢測(cè)到一個(gè)錯(cuò)誤，并且利用throw語(yǔ)句拋出一個(gè)檢查型異常
• 程序出現(xiàn)錯(cuò)誤
• Java虛擬機(jī)或運(yùn)行時(shí)庫(kù)出現(xiàn)內(nèi)部錯(cuò)誤。

如果出現(xiàn)前兩種情況，則必須告訴調(diào)用這個(gè)方法的程序員有可能拋出異常。因?yàn)槿魏我粋€(gè)拋出異常得到方法都有可能是一個(gè)死亡陷阱。如果沒有處理器捕獲這個(gè)異常，當(dāng)前的執(zhí)行的線程就會(huì)終止。

有些Java方法包含在對(duì)外提供的類中，對(duì)于這些方法，應(yīng)該通過方法首部的異常規(guī)范聲明這個(gè)方法可能拋出異常。

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

如果一個(gè)方法有可能拋出多個(gè)檢查異常類型，那么就必須在方法得到首部列出所有的異常類。每個(gè)異常類之間用逗號(hào)隔開。

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

總之，一個(gè)方法必須聲明所有可能拋出的檢查型異常，而非檢查型異常要么在你的控制之外(Error)，要么是由從以一開始就應(yīng)該避免的情況所導(dǎo)致的(RuntimeException)。如果你的方法沒有聲明所有可能發(fā)生的檢查型異常，編譯器就會(huì)發(fā)出一個(gè)錯(cuò)誤信息。

如果類中的一個(gè)方法聲明它會(huì)拋出一個(gè)異常，而這個(gè)異常是某個(gè)特定類的實(shí)例，那么這個(gè)方法拋出的異常可能屬于這個(gè)類，也可能屬于這個(gè)類的任意一個(gè)子類。

如何拋出異常

String readData(Scanner in)throws EOFException{...while(...){if(!in.hasNext()) // EOF encounted{if(n < len)throw new EOFException();}...}return s; }

如果一個(gè)已有異常的類能夠滿足你的要求，拋出這個(gè)異常非常容易。在這種情況下：

• 找到一個(gè)合適的異常類
• 創(chuàng)建這個(gè)類的一個(gè)對(duì)象
• 將對(duì)象拋出

創(chuàng)建異常類

你的代碼可能會(huì)遇到任何標(biāo)準(zhǔn)異常類都無法描述清楚的問題。在這種情況下，創(chuàng)建自己的異常類就是一件順理成章的事情了。我們需要做的就是定義一個(gè)派生于Exception的類，或者派生于Exception的某個(gè)子類。習(xí)慣做法是，自定義的這個(gè)類應(yīng)該包含兩個(gè)構(gòu)造器，一個(gè)是默認(rèn)的構(gòu)造器，另一個(gè)是包含詳細(xì)描述信息的構(gòu)造器。

class FileFormatException extends IOException{public FileFormatException(){}public FileFormatException(String gripe){super(gripe);} } // 現(xiàn)在，就可以拋出你自定定義的異常類型了。 String readDate(BufferReader in)throws FileFormatException{...while(...){if(ch == -1)// EOF encountered{if(n < len)throw new FileFormatException();}...}return s; }

API

Throwable() // 構(gòu)造一個(gè)新的Throwable對(duì)象，但沒有詳細(xì)的描述信息 Throwable(String message) // 構(gòu)造一個(gè)新的Throwable對(duì)象，帶有指定的詳細(xì)描述信息。所有派生的異常類都支持一個(gè)默認(rèn)構(gòu)造器和一個(gè)帶有詳細(xì)描述信息的構(gòu)造器 String getMessage() // 獲得Throwable對(duì)象的詳細(xì)描述信息

捕獲異常

捕獲異常

如果發(fā)生了某個(gè)異常，但沒有在任何地方捕獲這個(gè)異常，程序就會(huì)終止，并且在控制臺(tái)上打印一個(gè)消息，其中包括這個(gè)異常的類型和要給堆棧軌跡。

要想捕獲一個(gè)異常，需要設(shè)置try/catch語(yǔ)句塊。最簡(jiǎn)單的try語(yǔ)句塊如下所示：

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

如果try語(yǔ)句塊種的任何代碼拋出了catch子句種指定的一個(gè)異常類，那么

程序?qū)⑻^try語(yǔ)句塊的其余代碼

程序?qū)?zhí)行catch子句中的處理器代碼

如果try語(yǔ)句塊中的代碼沒有拋出任何異常，那么程序?qū)⑻^catch子句。

如果方法中的任何代碼拋出了catch子句中沒有聲明的一個(gè)異常類型，那么這個(gè)方法就會(huì)立即退出。

下面是一個(gè)典型的讀取數(shù)據(jù)的代碼：

public void read(String filename){try{var in = new FileInputStream(filename);int b;while((b = in.read())!= -1){process input}}catch (IOException exception){exception.printStackTrace();} } // 讀取并處理字節(jié)，直到遇到文件結(jié)束符為止。read方法有可能拋出一個(gè)IOException異常，在這種情況下，將跳出整個(gè)while循環(huán)，進(jìn)入catch子句，并生成一個(gè)堆棧軌跡。 // 最好的方式就是什么也不做，而是將異常傳遞給調(diào)用者。如果read方法出現(xiàn)了錯(cuò)誤，就讓read方法的調(diào)用者去操心這個(gè)問題。 public void read(String filename)throws IOException{try{var in = new FileInputStream(filename);int b;while((b = in.read())!= -1){process input}}// 編譯器將嚴(yán)格地執(zhí)行throws說明符。如果調(diào)用了一個(gè)拋出檢查型異常的的方法，就必須處理這個(gè)異常，或者繼續(xù)傳遞這個(gè)異常。

請(qǐng)記住，如果編寫一個(gè)方法覆蓋超類的方法，而這個(gè)超類方法沒有拋出異常，你就必須捕獲你的方法代碼中出現(xiàn)的一個(gè)檢查型異常。不允許在子類的throws說明符中出現(xiàn)超類方法未列出的異常類。

捕獲多個(gè)異常

一個(gè)try語(yǔ)句塊中可以捕獲多個(gè)異常類型，并對(duì)不同類型的異常做出不同的處理。要為每個(gè)異常類型使用一個(gè)單獨(dú)的catch子句，如下所示：

try{code that might throw exceptions }catch(FileNotFoundException e){emergency action for missing files }catch(UnkownHostException e){emergency action for unknown hosts }catch(IOException e){emergency action for all other I/O problems }// 同一個(gè)catch子句中可以捕獲多個(gè)異常類型 try{code that might throw exceptions } catch (FileNotFoundException | UnkownHostException e){emergency action for missing files and unkown hosts } catch(IOException e){emergency action for all other I/O problems }

再次拋出異常與異常鏈

可以在catch子句中拋出一個(gè)異常。通常，希望改變異常的類型時(shí)會(huì)這樣做。如果開發(fā)了一個(gè)供其他程序使用的子系統(tǒng)，可以使用一個(gè)指示子系統(tǒng)故障的異常類型，這很有道理。

try{access the database } catch(SQLException e){throw new ServletException("database error:"+e.getMessage()); } // 不過，可以有一種更好的處理方法，可以把原始異常設(shè)置為新異常的“原因”： try{access the database } catch(SQLException original){var e = new ServletException("database error");e.initCause(Original);throw e; } // 捕獲到這個(gè)異常時(shí)，可以使用下面這條語(yǔ)句獲取原始異常 Throwable original = caughtException.getCause();

有時(shí)你可能只想記錄一個(gè)異常，再將它重新拋出，而不做任何改變：

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

fianlly子句

代碼拋出一個(gè)異常，就會(huì)停止處理這個(gè)方法中剩余的代碼，并退出這個(gè)方法。如果這個(gè)方法已經(jīng)獲得了只有它自己知道一些本地資源，而且這些資源必須清理，者就會(huì)有問題。

不管是否有異常被捕獲，finally子句中的代碼都會(huì)執(zhí)行。下面的示例中：

var in = new FileInputStream(...); try{// 1code that might throw exception// 2 } catch(IOException e){// 3show error message// 4 } finally{//5in.close();// 6 }

有下列幾種情況執(zhí)行finally子句：

• 代碼沒有拋出異常。在這種情況下，程序首先執(zhí)行try語(yǔ)句塊中的全部代碼，然后執(zhí)行finally子句中的代碼。隨后，繼續(xù)執(zhí)行finally子句之后的第一條語(yǔ)句。執(zhí)行的順序?yàn)?.2.5.6
• 代碼拋出了一個(gè)異常，并在一個(gè)catch子句中捕獲。如果catch子句沒有拋出異常，程序?qū)?zhí)行finally子句之后的第一條語(yǔ)句。這種情況下，執(zhí)行的順序是1.3.4.5.6。如果catch子句拋出了一個(gè)異常，異常將拋回到這個(gè)方法的調(diào)用者。執(zhí)行順序則只是1、3、5。
• 代碼拋出了一個(gè)異常，但沒有任何catch子句捕獲這個(gè)異常。在這種情況下，程序?qū)?zhí)行try語(yǔ)句塊中的所有語(yǔ)句，直到拋出異常為止。這里，執(zhí)行順序只是1、5

try語(yǔ)句可以只有finally子句，而沒有catch子句。

InputStream in = ...; try{code that might throw exceptions }finally{in.close(); } // 無論在try語(yǔ)句塊中是否遇到異常，finally子句中in.close()語(yǔ)句都會(huì)執(zhí)行。 InputStream in = ...; try{try{code that might throw exceptions}finally{in.close();} } catch(IOException e){show error message; } // 內(nèi)嵌try語(yǔ)句只有一個(gè)職責(zé)，就是確保關(guān)閉輸入流。外層的try語(yǔ)句塊也只有一個(gè)職責(zé)，就是確保報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤。這種解決方案不僅清楚，而且功能更強(qiáng)：將會(huì)報(bào)告fianlly子句中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。 // 當(dāng)fianlly子句包含return語(yǔ)句時(shí)，有可能會(huì)有意向不到的結(jié)果。假設(shè)利用return語(yǔ)句從try語(yǔ)句塊中間退出。在方法返回前，會(huì)執(zhí)行finally子句塊。如果finally塊也有一個(gè)return語(yǔ)句，這個(gè)返回值將會(huì)遮蔽原來的值，如下列例子： public static int parseInt(String s){try{return Integer.parseInt(s);}finally{return 0; // ERROR} } // 這個(gè)方法在正在返回之前會(huì)調(diào)用finlly中的return語(yǔ)句，這樣就會(huì)使得方法最后返回0，而忽略原先的返回值。 // finally子句的體要用于清理資源。不要把改變控制流的語(yǔ)句(return、throw、break、continue)放在finally子句中。

try-with-Resources語(yǔ)句

try-with-Resources語(yǔ)句(帶資源的try語(yǔ)句)的最簡(jiǎn)形式為：

try(Resource res = ...){work with res } // try 塊退出是，會(huì)自動(dòng)調(diào)用res.close(). try(var in = new Scanner(new FileInputStream("/usr/share/dict/words"),StandardCharsets.UTF_8)){while(in.hahsNext()){System.out.println(in.next());} } // 這個(gè)塊正常退出時(shí)，或者存在一個(gè)異常時(shí)，都會(huì)調(diào)用in.close()方法，就好像使用了fianlly塊一樣。

在Java9中，可以在try首部中提供之前聲明的事實(shí)最終變量：

public static void printAll(String[] lines,PrintWriter out){try(out){ // effectively final variablefor(String line: lines){out.println(line);}}// out.close() }

分析堆棧軌跡元素

堆棧軌跡元素是程序執(zhí)行過程中某個(gè)特定點(diǎn)上所有掛起的方法調(diào)用一個(gè)列表。當(dāng)Java程序因?yàn)橐粋€(gè)未捕獲的異常而終止時(shí)，就會(huì)顯示堆棧軌跡。

可以調(diào)用Throwable類的printStackTrace方法訪問堆棧軌跡的文本描述信息。

var t = new Throwable(); var out = new StringWriter(); t.printStackTrace(new PrintWriter(out)); String description = out.toString();

使用異常的技巧

• 異常處理不能代替簡(jiǎn)單的測(cè)試

• 不要過分地細(xì)化異常

  PrintStream out; Stack s; for(i = 0; i < 100; i++){try{n = s.pop();}catch(EmptyStackException e){// stack was empty}try{out.writeInt(n);}catch(IOException e){// problem writing to file} } // 這種編碼方式會(huì)使得代碼量急劇膨脹 // 正確的做法如下： try{for(int i = 0;i < 100; i++){n = s.pop();out.writeInt(n);} }catch(IOException e){// problem writing to file }catch(EmptyStackException e){// stack was empty }

• 充分利用異常層次結(jié)構(gòu)

  不要只拋出RuntimeException異常。應(yīng)該尋找一個(gè)適合的子類或創(chuàng)建自己的異常類

  不要只捕獲Throw異常，否則，這會(huì)使你的代碼更加難讀，更加難維護(hù)。

• 不要壓制異常

• 在檢測(cè)錯(cuò)誤時(shí)，"苛刻"要比放任更好。

• 不要羞于傳遞異常

  很多程序員都感覺應(yīng)該捕獲拋出的全部異常。如果調(diào)用了一個(gè)拋出異常的方法，例如，FileInputStream構(gòu)造器或readLine方法，它們會(huì)本能地捕獲這些可能產(chǎn)生的異常。其實(shí)，最好繼續(xù)傳遞這個(gè)異常，而不是自己捕獲：

  public void readStuff(String filename)throws IOException {var in = new FileInputStream(filename,StandardCharsets.UTF_8);... }

  使用斷言

  斷言的概念

  Java語(yǔ)言引入了關(guān)鍵字assert。這個(gè)關(guān)鍵字有兩種形式：

  assert condition; 和 assert condition:expression;

這兩個(gè)語(yǔ)句都會(huì)計(jì)算條件，如果結(jié)果為false,則拋出一個(gè)AssertionError異常。在第二個(gè)語(yǔ)句中，表達(dá)式將傳入AssertionError對(duì)象的構(gòu)造器，并轉(zhuǎn)換成一個(gè)消息字符串。

要想斷言x是一個(gè)非負(fù)數(shù)，只需要簡(jiǎn)單地使用下面這條語(yǔ)句

assert x >= 0; // 或者將x的實(shí)際值傳遞給AssertionError對(duì)象，以便以后顯示

啟用和禁用斷言

在默認(rèn)情況下，斷言是禁用的。可以在運(yùn)行程序時(shí)用-enableassertions或-ea選項(xiàng)啟用斷言：

也可以在某個(gè)類或整個(gè)包中啟用斷言，例如

java -ea:MyClass -ea:com.mycompany.mylib MyApp // 這條命令將為MyClass類以及com.mycompany.mylib包和它的子包中的所有類打開斷言。

使用斷言完成參數(shù)檢查

什么時(shí)候應(yīng)該選擇使用斷言？應(yīng)該記住下面幾點(diǎn)：

• 斷言失敗時(shí)致命的、不可恢復(fù)的錯(cuò)誤。
• 斷言檢查只是在開發(fā)和測(cè)試階段打開。

日志

使用日志API的優(yōu)點(diǎn)：

• 可以容易地取消全部日志記錄，或者僅僅取消某個(gè)級(jí)別以下的日志，而且可以很容易地再次打開日志開關(guān)
• 可以很簡(jiǎn)單地禁止日志記錄，因此，將這些日志代碼留在程序中的開銷很小。

基本日志

要生成簡(jiǎn)單的日志記錄，可以使用全局日志記錄器并調(diào)用其info方法：

Logger.getGobal().info("File -> Open menu item selected");

高級(jí)日志

在一個(gè)專業(yè)的應(yīng)用程序中，你可以定義自己的日志記錄器，可以調(diào)用getLogger方法創(chuàng)建或獲取日志記錄器：

private static final Logger myLogger = Logger.getLogger("com.mycompany.myapp");

通常，有以下7個(gè)日志級(jí)別：

• SEVERE
• WARING
• INFO
• CONFIG
• FINE
• FINER
• FINEST

在默認(rèn)情況下，實(shí)際上只記錄前3個(gè)級(jí)別。也可以設(shè)置一個(gè)不同的級(jí)別，如

logger.setLevel(Level.FINE); // 現(xiàn)在，FINE以及所有更高級(jí)別的日志都會(huì)記錄

使用Log4j

Log4j是一種非常流行的日志框架，最新版本是2.x

Log4j是一個(gè)組件化設(shè)計(jì)的日志系統(tǒng)，它的架構(gòu)大致如下：

當(dāng)我們使用Log4j輸出一條日志時(shí)，Log4j自動(dòng)通過不同的Appender把同一條日志輸出到不同的目的地。如

• console:輸出到屏幕
• file：輸出到文件
• socket：通過網(wǎng)絡(luò)輸出到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)
• jdbc：輸出到數(shù)據(jù)庫(kù)

在輸出日志的過程中，通過Filter來過濾哪些log需要被輸出，哪些log不需要被輸出。例如，僅輸出ERROR級(jí)別的日志。最后，通過Layout來格式化日志信息，如，自動(dòng)添加日期、時(shí)間、方法名稱等信息。

我們?cè)趯?shí)際使用的時(shí)候，并不需要關(guān)心Log4j的API，而是通過配置文件類配置它。

以XML為例：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <Configuration><Properties><!-- 定義日志格式 --><Property name="log.pattern">%d{MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36}%n%msg%n%n</Property><!-- 定義文件名變量 --><Property name="file.err.filename">log/err.log</Property><Property name="file.err.pattern">log/err.%i.log.gz</Property></Properties><!-- 定義Appender，即目的地 --><Appenders><!-- 定義輸出到屏幕 --><Console name="console" target="SYSTEM_OUT"><!-- 日志格式引用上面定義的log.pattern --><PatternLayout pattern="${log.pattern}" /></Console><!-- 定義輸出到文件,文件名引用上面定義的file.err.filename --><RollingFile name="err" bufferedIO="true" fileName="${file.err.filename}" filePattern="${file.err.pattern}"><PatternLayout pattern="${log.pattern}" /><Policies><!-- 根據(jù)文件大小自動(dòng)切割日志 --><SizeBasedTriggeringPolicy size="1 MB" /></Policies><!-- 保留最近10份 --><DefaultRolloverStrategy max="10" /></RollingFile></Appenders><Loggers><Root level="info"><!-- 對(duì)info級(jí)別的日志，輸出到console --><AppenderRef ref="console" level="info" /><!-- 對(duì)error級(jí)別的日志，輸出到err，即上面定義的RollingFile --><AppenderRef ref="err" level="error" /></Root></Loggers> </Configuration>

雖然配置Log4j比較繁瑣，但一旦配置完成，使用起來就非常方便。對(duì)上面的配置文件，凡是INFO級(jí)別的日志，會(huì)自動(dòng)輸出到屏幕，而ERROR級(jí)別的日志，不但會(huì)輸出到屏幕，還會(huì)同時(shí)輸出到文件，并且，一旦日志文件達(dá)到指定大小，Log4j就會(huì)自動(dòng)切割新的日志文件，并且最多保留10份。
割日志 -->

雖然配置Log4j比較繁瑣，但一旦配置完成，使用起來就非常方便。對(duì)上面的配置文件，凡是INFO級(jí)別的日志，會(huì)自動(dòng)輸出到屏幕，而ERROR級(jí)別的日志，不但會(huì)輸出到屏幕，還會(huì)同時(shí)輸出到文件，并且，一旦日志文件達(dá)到指定大小，Log4j就會(huì)自動(dòng)切割新的日志文件，并且最多保留10份。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的5 异常、断言和日志的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。