基于類文件的Java程序運行時異常分析技術(shù)

摘 要：本文對類文件之中Java程序運行階段的異常進行了分析。其可以通過無Java源代碼文件的條件之下，直接實現(xiàn)類文件的處理。異常跟普通的警告等有一定的區(qū)別。當應用程序發(fā)生異常時，會自動進行錯誤源代碼的跟蹤并加以提示，進而提升技術(shù)人員調(diào)試及開發(fā)的能力。

關(guān)鍵詞：Java類文件；運行異常；依賴分析

中圖分類號：TP312.1

Java是種能夠撰寫跨平臺應用軟件的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，是由Sun Microsystems公司在1995年5月推廣的Java程序設(shè)計語言及Java平臺，也就是JavaEE，JavaME及JavaSE的總稱。Java自創(chuàng)立以來就十分流行，發(fā)展極為迅速，并且對C++語言產(chǎn)生了有力的沖擊。Java技術(shù)具備極好的高效通用性、平臺移植性以及安全性。但也不代表其是萬能的，以下對根據(jù)類文件中的Java程序運行中異常分析技術(shù)。

1 程序的錯誤類型

在程序的設(shè)計之中，不管規(guī)模大小，出現(xiàn)錯誤總是難以避免。程序設(shè)計幾乎沒有可以一次完成的，沒有錯誤出現(xiàn)，在編程的過程之中因為種種原因，經(jīng)常會有這樣或是那樣的問題出現(xiàn)，這些程序上的錯誤就是人們常說的“Bug”，對Bug實行檢測并且加以修正的方式就是“Debug”，即為調(diào)試。

基本上所有的集成開發(fā)環(huán)境都提供了強大的和程序調(diào)試功能，在程序進行編譯，連接，運行時，會對程序之中錯誤實行診斷。程序的錯誤抽象的分為三類：語法錯誤、運行錯誤及邏輯錯誤。

1.1 出現(xiàn)語法錯誤。語法錯誤是因編程中輸入的語法規(guī)則不符合標準而出現(xiàn)的。程序編譯就通不過，程序不能運行起來。此類錯誤最簡單，調(diào)試起來相對容易。比如：表達方式存在殘缺、必要的標點符號缺失、關(guān)鍵字的輸入有誤、數(shù)據(jù)類型不相符、循環(huán)語句或者是選擇語句的關(guān)鍵字不相符等等。通常，編譯器對程序進行編譯的過程中，會把檢測到的語法錯誤以提示的方式列舉出來，又稱為編譯錯誤。

語法錯誤的調(diào)試，則可以由集成開發(fā)環(huán)境提供的調(diào)試功能來實現(xiàn)，在程序進行編譯時，編譯器會對程序中的語法錯誤進行診斷。

編譯診斷的語法錯誤分為3種：（1）致命錯誤：這個錯誤大多是編譯程序內(nèi)部發(fā)生的錯誤，發(fā)生這類錯誤、時，編譯被迫中止，只能重新啟動編譯程序，但是這類錯誤很少發(fā)生，為了安全，編譯前最好還是先保存程序。（2）錯誤：這個錯誤通常是在編譯時，語法不當所引起的。例如：括號不匹配，變量未聲明等。產(chǎn)生這類錯誤時，編譯程序會出現(xiàn)報錯提示，我們根據(jù)提示對源程序進行修改即可。這類錯誤是出現(xiàn)最多的。（3）警告：是指被編譯程序懷疑有錯，但是不確定，有時可強行通過。例如：沒有加void聲明的主函數(shù)沒有返回值，double數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為float類型等。這些警告中有些會導致錯誤，有些可以通過。

常規(guī)解決方法：此類錯誤一般程序編譯系統(tǒng)會自動提示相應的錯誤地點和錯誤原因，比如哪一行代碼少了個括號等諸如此類的提示，常見的錯誤，看懂直接改正即可，如果是看不懂原因，可以將錯誤提示信息輸入搜索引擎查找一下，一般都能找到具體的解決辦法?；蛘哂行┚幊唐脚_會本身提供一個本地或者在線的信息庫，提供詳細的錯誤原因和解決辦法，比如微軟的.NET開發(fā)平臺。

1.2 運行錯誤。指程序在運行過程中出現(xiàn)的錯誤。程序通過語法錯誤檢測，但是運行的時候出現(xiàn)錯誤，導致程序被迫終止，此類錯誤有特定的發(fā)生條件，因此能夠準確的定位錯誤代碼段，因而調(diào)試也比較方便。例如：除法運算時除數(shù)為0、數(shù)組下標越界、文件打不開、磁盤空間不夠、數(shù)據(jù)庫連接錯誤等。此類錯誤發(fā)生時，編譯平臺一般也會提示相應的信息，對于常規(guī)的錯誤會有比較精確地提示，但有時提示的錯誤原因會比較模糊，但因為此類錯誤一般在程序運行時，只在特定的條件下才會發(fā)生，所以根據(jù)錯誤發(fā)生的條件，能夠大致判斷程序出錯的代碼段，結(jié)合錯誤的原因，也能比較方便的調(diào)試出錯誤。

1.3 邏輯錯誤。程序運行之后，沒有得到設(shè)計者預期的結(jié)果，這就說明程序存在邏輯錯誤。這種錯誤在語法上是有效的，但是在邏輯上是錯誤的。

2 Java的異常處理

程序的錯誤就是通常的異常，也叫Exception。對于語法錯誤，Java編譯系統(tǒng)在編就能發(fā)現(xiàn)檢查出錯誤。對于邏輯錯誤，編譯系統(tǒng)是無法發(fā)現(xiàn)錯誤的，錯誤需要人為去發(fā)現(xiàn)排除錯誤。對于運行出現(xiàn)錯誤，Java語言中表現(xiàn)異常的時候，利用一個專門的類來顯示一種特定異常的情況，于系統(tǒng)之中傳遞的異常情況則是該類的對象，全部呈現(xiàn)異常的類構(gòu)成的體系就為Java語言之中的異常類體系。

2.1 Java的異常類。Java的異常為單個對象，全部的異常均直接或者是間接地繼承Throwable類。而Throwable類的繼承層次組成為：Throwabl分為Error及Exception，Exception類下設(shè)RuntimeException。為有利于對這些可以傳遞對象的管理，Java API之中專門設(shè)有java.lang.Throwable類，唯有此類子類的對象才能夠?qū)崿F(xiàn)異常在系統(tǒng)中的傳遞體系。此類的兩個子類為：（1）Error類。此類代表錯誤，對程序不能恢復的異常情況進行指示。對于全部錯誤類型及其子類，均不需要程序完成處理。較為多見的Error類，比如內(nèi)存溢出StackOverflowError等問題。（2）Exception類。此類代表異常，對程序之中能夠進行恢復的異常情況進行指示。此類為全部Java語言異常類體系之中的父類。運用此類，能夠代表全部的異常問題。

掌握異常類的分類，有利于后續(xù)語法之中的編寫，也能夠出現(xiàn)使用異常類時選擇最為合適的異常類類型。

2.2 Java異常處理的機制。于一個方法的運行過程之中，若出現(xiàn)了異常，那么這個方法形成了一個代表該異常的對象或者是Java虛擬機出現(xiàn)了一個包含了異常詳細的信息，而且將它反饋給運行階段系統(tǒng)，正在運行的系統(tǒng)會自動找出有關(guān)的代碼，對出現(xiàn)的異常進行及時的處理，運行系統(tǒng)于方法的調(diào)用棧之中進行搜索，從出現(xiàn)異常的地方進行回朔式的查找，依據(jù)被調(diào)用的順序進行倒退檢查，直至有異常處理的方法被找到。

2.3 異常管理中的實用性建議。針對操作數(shù)據(jù)庫異常而言，Java應用程序僅僅指示一個異常類。單純依靠Java應用程序?qū)﹀e誤信息的指示能力，基本不可能為應用程序人員對錯誤排除提供有利依據(jù)，僅能明確的指出是應用程序錯誤或者是因為數(shù)據(jù)庫錯誤造成這個異常的出現(xiàn)。為了能夠進一步的指明出現(xiàn)錯誤問題的原因，需要在數(shù)據(jù)庫層面設(shè)定異常的時候，對錯誤原因進行具體的說明。通常對應用程序開發(fā)人員的要求相對較高，需要其有豐富的工作經(jīng)驗、嚴密的思維邏輯以及扎實的專業(yè)知識。盡管存在的難度較大，程序開發(fā)人員還是要加強自身的創(chuàng)新與實踐能力，向預期目標發(fā)展，并非通過客戶的反饋發(fā)現(xiàn)其中存在的錯誤。

3 結(jié)束語

Java普遍運用在個人PC機、科學超級計算機、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、游戲控制臺以及移動電話等領(lǐng)域，還擁有全球之中最大的開發(fā)者專業(yè)群體。在全球云計算以及移動互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境之下，Java有廣闊的前景，而且有顯著的優(yōu)勢。對Java有異常拋出詳細信息實行分析，可以提升對異常的分析能力，從而進行更精準的定位，提升調(diào)試及開發(fā)的效率。

參考文獻：

[1]黃金虎.基于JVM執(zhí)行事件的動態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究[D].華中科技大學，2012（01）.

[2]楊克嶠.Java程序優(yōu)化與數(shù)據(jù)競爭檢測的研究[D].復旦大學，2010（10）.

[3]李倩.Java程序指向分析研究[D].南京大學，2012（08）.

[4]陳紅躍，張宏軍，陳剛.Java異常處理策略研究[J].計算機技術(shù)與發(fā)展.2012（07）.

作者簡介：苑隆寅（1973.03-），四川廣安人，教師，講師，碩士研究生，研究方向：系統(tǒng)分析、數(shù)字資源利用。

作者單位：重慶郵電大學移通學院，重慶 401520