《Java核心技术》笔记：第7章 异常、断言和日志

1. 异常

1. （P 280）异常处理需要考虑的问题：

   • 用户输入错误
   • 设备错误
   • 物理限制
   • 代码错误

2. （P 280）传统的处理错误的方法是：返回一个特殊的错误码，常见的是返回-1或者null引用

3. （P 280）在Java中，方法出现错误时，它会立即退出，不返回任何值，而是抛出一个封装了错误信息的对象

4. （P 280）Java中所有的异常都是由Throwable继承而来，它下面又分解为两个分支：Error和Exception

   • Error：描述了Java运行时系统的内部错误和资源耗尽错误（对于处理这种错误，你几乎无能为力）
   • Exception：又分解为两个分支：RuntimeException（由编程错误导致，如果出现该异常，那一定是你的问题）和其他异常（诸如IO错误这类问题）
     • 派生于RuntimeException的异常：
       • 错误的强制类型转换
       • 数组访问越界
       • 访问null指针
     • 不是派生于RuntimeException的异常：
       • 试图超越文件末尾继续读取数据
       • 试图打开一个不存在的文件
       • 试图根据特定的字符串查找Class对象，而这个字符串表示的类并不存在
   graph TD
   Throwable[Throwable]-->Error[Error]
   Throwable[Throwable]-->Exception[Exception]

   Error[Error]-->OtherError1[...]
   Error[Error]-->OtherError2[...]
   Error[Error]-->OtherError3[...]

   Exception[Exception]-->RuntimeException[RuntimeException]
   Exception[Exception]-->IOException[IOException]
   Exception[Exception]-->OtherException[...]

   IOException[IOException]-->OtherIOException1[...]
   IOException[IOException]-->OtherIOException2[...]
   IOException[IOException]-->OtherIOException3[...]

   RuntimeException[RuntimeException]-->OtherRuntimeException1[...]
   RuntimeException[RuntimeException]-->OtherRuntimeException2[...]
   RuntimeException[RuntimeException]-->OtherRuntimeException3[...]

5. （P 281）派生于Error和RuntimeException的所有异常称为非检查型异常，所有其他异常称为检查型异常

6. （P 282）如果没有处理器捕获异常对象，那么当前执行的线程就会终止

7. （P 283）必须在方法的首部列出所有检查型异常类型，但是不需要声明从Error继承的异常，也不应该声明从RuntimeException继承的那些非检查型异常

8. （P 283）如果在子类中覆盖了超类的一个方法，子类方法中声明的检查型异常不能比超类方法中声明的异常更通用（子类方法可以抛出更特定的异常，或者根本不抛出任何异常）。如果超类方法没有抛出任何检查型异常，子类也不能抛出任何检查型异常

9. （P 288）同一个catch子句中可以捕获多个异常类型，如果一些异常的处理逻辑是一样的，就可以合并catch子句。只有当捕获的异常类型彼此之间不存在子类关系时才需要这个特性

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

10. （P 289）可以在catch子句中抛出一个异常，此时，可以把原始异常设置为新异常的“原因”

    try {
        ...
    } catch (SQLException original) {
        var e = new ServletException("database error");
        e.initCause(original);
        throw e;
    }
    

    捕获异常时，获取原始异常

    Throwable original = caughtException.getCause();
    

11. （P 292）一种推荐的异常捕获写法：内层try语句块只有一个职责，就是确保释放资源，外层try语句块也只有一个职责，就是确保报告出现的错误

    try {
        try {
            ...
        } finally {
            // 释放资源
        }
    } catch (Exception e) {
        // 报告错误
    }
    

12. （P 293）Java 7中，对于实现了AutoCloseable接口的类，可以使用带资源的try语句（try-with-resources）：

    try (Resources res = ...) {
        // Work with res
        ...
    }
    

    Java 9中，可以在try首部中提供之前声明的事实最终变量（effectively final variable）:

    try (res) {
        // Work with res
        ...
    } // res.close() called here
    

13. （P 294）在try-with-resources语句中，如果try块抛出一个异常，而且close方法也抛出一个异常，则原来的异常会重新抛出，而close方法抛出的异常会“被抑制”（可以通过getSuppressed方法得到这些被抑制的异常）

14. （P 294）可以通过StackWalker类处理堆栈轨迹

    var walker = StackWalker.getInstance();
    walker.forEach(frame -> ...); // 例如：walker.forEach(System.out::println);
    

15. （P 298）使用异常的一些技巧：

    • 异常处理不能代替简单的测试（捕获处理异常的成本很高，只在异常情况下使用异常）
    • 不要过分的细化异常（有必要将整个任务包在一个try语句块中，将正常处理与错误处理分开）
    • 充分利用异常层次结构
    • 不要压制异常（异常非常重要时，应该适当地进行处理）
    • 在检测错误时，“苛刻”要比放任更好
    • 不要羞于传递异常（最好继续传递异常，而不是自己捕获）

2. 断言

1. （P 301）Java中引入了关键字assert，其有如下两种形式：

   assert condition;
   assert condition : expression;
   

   这两个语句都会计算条件，如果结果为false，则抛出一个AssertionError异常。在第二个语句中，表达式将传入AssertionError对象的构造器，并转换为一个消息字符串

2. （P 301）默认情况下，断言是禁用的，可以使用-enableassertions或者-ea选项启用断言：

   java -enableassertions MyApp
   

   禁用断言可以使用-disableassertions或-da

3. （P 302）断言只应该用于在测试阶段确定程序内部错误的位置

3. 日志

1. （P 305）基本日志的使用：

   • 生成简单的日志记录

     Logger.getGlobal().info("hello world!");
     

   • 取消所有日志

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

2. （P 305）高级日志的使用：

   • 创建或获取日志记录器

     private static final Logger myLogger = Logger.getLogger("className"); // className是全限定类名
     

   • 设置日志级别

     logger.setLevel(Level.FINE); // FINE以及更高级别的日志都会被记录
     

   • 记录日志

     // 调用相应级别的日志记录方法
     logger.warning(message);
     logger.fine(message);
     
     // 使用log方法并指定级别
     logger.log(Level.FINE, message);
     
     // 跟踪执行流的方法
     logger.entering("className", "methodName", new Object[]{ params... });
     logger.exiting("className", "methodName", result);
     
     // 在日志记录中包含异常的描述
     logger.throwing("className", "methodName", exception);
     logger.log(Level.WARNING, message, exception);
     

3. （P 305）7个日志级别：

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

4. （P 307）可以通过配置文件修改日志系统的各个属性，默认情况下，配置文件位于：

   conf/logging.properties
   

   指定特定位置的配置文件：

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

   指定日志记录器的日志级别：在日志记录器名后面追加后缀.level，例如

   com.mycompany.myapp.level=FINE
   

5. （P 313）日志技巧

   • 对一个简单的应用，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的所有消息记录到控制台，用户可以覆盖这个默认配置，最好在你的应用中安装一个更合适的默认配置
   • 所有级别为INFO、WARNING和SEVERE的消息都将显示到控制台上
     • 只将对程序用户有意义的消息设置为以上这几个级别
     • 将程序员想要的日志消息设定为FINE级别是一个很好的选择

6. （P 321）调试技巧

   • 打印或日志记录变量的值

   • 在每一个类中放置一个单独的main方法，以便独立地测试类

   • 使用JUnit

   • 日志代理，它是一个子类的对象，可以截获方法调用，记录日志，然后调用超类中的方法

     var generator = new Random() {
         public double nextDouble() {
             double result = super.nextDouble();
             Logger.getGlobal().info("nextDouble: " + result);
             return result;
         }
     }
     

   • 利用Throwable类的printStackTrace方法，可以从任意的异常对象获得堆栈轨迹

   • 一般来说，堆栈轨迹显示在System.err上。如果想要记录或显示堆栈轨迹，可以将它捕获到一个字符串中

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

   • 通常，将程序错误记入一个文件会很有用：

     java MyProgram > errors.txt        # 错误，错误被发送到System.err而不是System.out
     java MyProgram 2> errors.txt       # 正确，只输出System.err
     java MyProgram 1> errors.txt 2>&1  # 同时捕获System.out和System.err
     

   • 将未捕获的异常的堆栈轨迹记录到一个文件中，而不是直接输出到System.err，可以使用静态方法Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler改变未捕获异常的处理器

     Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(
         new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
             public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
                 // save information in log file
             }
         }
     )
     

   • 要想观察类的加载过程，启动Java虚拟机时可以使用-verbose标志

   • -Xlint选项告诉编译器找出常见的代码问题

     javac -Xlint sourceFiles
     

   • Java虚拟机增加了对Java应用程序的监控和管理支持，允许在虚拟机中安装代理来跟踪内存消耗、线程使用、类加载等情况。jconsole工具可以显示有关虚拟机性能的统计结果

   • Java任务控制器：一个专业级性能分析和诊断工具