《Java核心技術（卷1）》筆記：第7章異常、斷言和日誌

1. 異常

（P 280）異常處理需要考慮的問題：
- 用戶輸入錯誤
- 設備錯誤
- 物理限制
- 程式碼錯誤
（P 280）傳統的處理錯誤的方法是：返回一個特殊的錯誤碼，常見的是返回-1或者null引用
（P 280）在Java中，方法出現錯誤時，它會立即退出，不返回任何值，而是拋出一個封裝了錯誤資訊的對象
（P 280）Java中所有的異常都是由Throwable繼承而來，它下面又分解為兩個分支：Error和Exception
- Error：描述了Java運行時系統的內部錯誤和資源耗盡錯誤（對於處理這種錯誤，你幾乎無能為力）
- Exception：又分解為兩個分支：RuntimeException（由編程錯誤導致，如果出現該異常，那一定是你的問題）和其他異常（諸如IO錯誤這類問題）
  - 派生於RuntimeException的異常：
    - 錯誤的強制類型轉換
    - 數組訪問越界
    - 訪問null指針
  - 不是派生於RuntimeException的異常：
    - 試圖超越文件末尾繼續讀取數據
    - 試圖打開一個不存在的文件
    - 試圖根據特定的字元串查找Class對象，而這個字元串表示的類並不存在
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[…]
（P 281）派生於Error和RuntimeException的所有異常稱為非檢查型異常，所有其他異常稱為檢查型異常
（P 282）如果沒有處理器捕獲異常對象，那麼當前執行的執行緒就會終止
（P 283）必須在方法的首部列出所有檢查型異常類型，但是不需要聲明從Error繼承的異常，也不應該聲明從RuntimeException繼承的那些非檢查型異常
（P 283）如果在子類中覆蓋了超類的一個方法，子類方法中聲明的檢查型異常不能比超類方法中聲明的異常更通用（子類方法可以拋出更特定的異常，或者根本不拋出任何異常）。如果超類方法沒有拋出任何檢查型異常，子類也不能拋出任何檢查型異常
（P 288）同一個catch子句中可以捕獲多個異常類型，如果一些異常的處理邏輯是一樣的，就可以合併catch子句。只有當捕獲的異常類型彼此之間不存在子類關係時才需要這個特性
```
try {
    ...
} catch (FileNotFoundException | UnknownHostException e) {
    ...
} catch (IOException e) {
    ...
}
```

（P 289）可以在catch子句中拋出一個異常，此時，可以把原始異常設置為新異常的「原因」

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

捕獲異常時，獲取原始異常

Throwable original = caughtException.getCause();

（P 292）一種推薦的異常捕獲寫法：內層try語句塊只有一個職責，就是確保釋放資源，外層try語句塊也只有一個職責，就是確保報告出現的錯誤
```
try {
    try {
        ...
    } finally {
        // 釋放資源
    }
} catch (Exception e) {
    // 報告錯誤
}
```
（P 293）Java 7中，對於實現了AutoCloseable介面的類，可以使用帶資源的try語句（try-with-resources）：
```
try (Resources res = ...) {
    // Work with res
    ...
}
```
Java 9中，可以在try首部中提供之前聲明的事實最終變數（effectively final variable）:
```
try (res) {
    // Work with res
    ...
} // res.close() called here
```
（P 294）在try-with-resources語句中，如果try塊拋出一個異常，而且close方法也拋出一個異常，則原來的異常會重新拋出，而close方法拋出的異常會「被抑制」（可以通過getSuppressed方法得到這些被抑制的異常）

（P 294）可以通過StackWalker類處理堆棧軌跡

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

（P 298）使用異常的一些技巧：
- 異常處理不能代替簡單的測試（捕獲處理異常的成本很高，只在異常情況下使用異常）
- 不要過分的細化異常（有必要將整個任務包在一個try語句塊中，將正常處理與錯誤處理分開）
- 充分利用異常層次結構
- 不要壓制異常（異常非常重要時，應該適當地進行處理）
- 在檢測錯誤時，「苛刻」要比放任更好
- 不要羞於傳遞異常（最好繼續傳遞異常，而不是自己捕獲）

2. 斷言

（P 301）Java中引入了關鍵字assert，其有如下兩種形式：
```
assert condition;
assert condition : expression;
```
這兩個語句都會計算條件，如果結果為false，則拋出一個AssertionError異常。在第二個語句中，表達式將傳入AssertionError對象的構造器，並轉換為一個消息字元串
（P 301）默認情況下，斷言是禁用的，可以使用-enableassertions或者-ea選項啟用斷言：
```
java -enableassertions MyApp
```
禁用斷言可以使用-disableassertions或-da
（P 302）斷言只應該用於在測試階段確定程式內部錯誤的位置

3. 日誌

（P 305）基本日誌的使用：

生成簡單的日誌記錄

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

取消所有日誌

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

（P 305）高級日誌的使用：

創建或獲取日誌記錄器

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

設置日誌級別

logger.setLevel(Level.FINE); // FINE以及更高級別的日誌都會被記錄

記錄日誌

// 調用相應級別的日誌記錄方法
logger.warning(message);
logger.fine(message);

// 使用log方法並指定級別
logger.log(Level.FINE, message);

// 跟蹤執行流的方法
logger.entering("className", "methodName", new Object[]{ params... });
logger.exiting("className", "methodName", result);

// 在日誌記錄中包含異常的描述
logger.throwing("className", "methodName", exception);
logger.log(Level.WARNING, message, exception);

（P 305）7個日誌級別：
- SEVERE
- WARNING
- INFO
- CONFIG
- FINE
- FINER
- FINEST
（P 307）可以通過配置文件修改日誌系統的各個屬性，默認情況下，配置文件位於：
```
conf/logging.properties
```
指定特定位置的配置文件：
```
java -Djava.util.logging.config.file=configFile MainClass
```
指定日誌記錄器的日誌級別：在日誌記錄器名後面追加後綴.level，例如
```
com.mycompany.myapp.level=FINE
```
（P 313）日誌技巧
- 對一個簡單的應用，選擇一個日誌記錄器，可以把日誌記錄器命名為與主應用包一樣的名字
- 默認的日誌配置會把級別等於或高於INFO的所有消息記錄到控制台，用戶可以覆蓋這個默認配置，最好在你的應用中安裝一個更合適的默認配置
- 所有級別為INFO、WARNING和SEVERE的消息都將顯示到控制台上
  - 只將對程式用戶有意義的消息設置為以上這幾個級別
  - 將程式設計師想要的日誌消息設定為FINE級別是一個很好的選擇
（P 321）調試技巧
- 列印或日誌記錄變數的值
- 在每一個類中放置一個單獨的main方法，以便獨立地測試類
- 使用JUnit
- 日誌代理，它是一個子類的對象，可以截獲方法調用，記錄日誌，然後調用超類中的方法
```
var generator = new Random() {
    public double nextDouble() {
        double result = super.nextDouble();
        Logger.getGlobal().info("nextDouble: " + result);
        return result;
    }
}
```
- 利用Throwable類的printStackTrace方法，可以從任意的異常對象獲得堆棧軌跡
- 一般來說，堆棧軌跡顯示在System.err上。如果想要記錄或顯示堆棧軌跡，可以將它捕獲到一個字元串中
```
var out = new StringWriter();
new Throwable().printStackTrace(new PrintWriter(out));
String description = out.toString();
```
- 通常，將程式錯誤記入一個文件會很有用：
```
java MyProgram > errors.txt        # 錯誤，錯誤被發送到System.err而不是System.out
java MyProgram 2> errors.txt       # 正確，只輸出System.err
java MyProgram 1> errors.txt 2>&1  # 同時捕獲System.out和System.err
```
- 將未捕獲的異常的堆棧軌跡記錄到一個文件中，而不是直接輸出到System.err，可以使用靜態方法Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler改變未捕獲異常的處理器
```
Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(
    new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
        public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
            // save information in log file
        }
    }
)
```
- 要想觀察類的載入過程，啟動Java虛擬機時可以使用-verbose標誌
- -Xlint選項告訴編譯器找出常見的程式碼問題
```
javac -Xlint sourceFiles
```
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