第九周Java实验作业

实验九 异常、断言与日志

实验时间 2018-10-25

1、实验目的与要求

(1) 掌握java异常处理技术；

Java的异常处理机制可以控制程序从错误产生的位置转移到能够进行错误处理的位置。

Java中的异常类可以分为两大类：

Error类层次结构描述了Java运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。应用程序不应该捕获这一类异常，也不会抛出这类异常。

Exception类层次结构又分解为两个分支，一个分支派生于RuntimeException，另一个分支包含其他异常。

 

RuntimeException类为运行时异常类，一般是程序错误产生。

注意：如果出现RuntimeException异常，就一定是程序员的问题。

异常处理的两种方式：

积极处理方式：确切知道如何处理的异常应该捕获；

消极处理方式：不知道如何去处理的异常声明抛出；

(2) 了解断言的用法；

断言是程序的开发和测试阶段用于插入一些代码错误语句的工具。

语法格式：

assert 条件 

或者       

arrest   条件：表达式

注意：断言失败是致命的，不可恢复的错误

　　　断言检查仅仅用在程序开发和测试阶段。

(3) 了解日志的用途；

程序中记录日志一般有两个目的：Troubleshooting和显示程序运行状态。好的日志记录方式可以提供我们足够多定位问题的依据。

(4) 掌握程序基础调试技巧；

2、实验内容和步骤

实验1：用命令行与IDE两种环境下编辑调试运行源程序ExceptionDemo1、ExceptionDemo2，结合程序运行结果理解程序，掌握未检查异常和已检查异常的区别。

package 小陈2;
//异常示例1

public class ExceptionDemo1 {

public static void main(String args[]) {
int a = 0;
do {
    if(a == 0) {
        System.out.println("分母为0，发生错误");
        break;
        }
    else {
        System.out.println(5 / a);
    }
    
    }while(a!=0);

}
}

运行结果：

//异常示例2

import java.io.*;

 

public class ExceptionDemo2 {

public static void main(String args[]) throws Exception 

     {

          FileInputStream fis=new FileInputStream("text.txt");//JVM自动生成异常对象

          int b;

          while((b=fis.read())!=-1)

          {

              System.out.print(b);

          }

          fis.close();

      }

}

运行结果：

       

实验2： 导入以下示例程序，测试程序并进行代码注释。

测试程序1：

l 在elipse IDE中编辑、编译、调试运行教材281页7-1，结合程序运行结果理解程序；

l 在程序中相关代码处添加新知识的注释；

l 掌握Throwable类的堆栈跟踪方法；

package stackTrace;//堆栈跟踪

import java.util.*;

/**
 * A program that displays a trace feature of a recursive method call.
 * 一个展示递归方法调用的跟踪特征的程序
 * @version 1.01 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class StackTraceTest
{
   /**
    * Computes the factorial of a number
    * @param n a non-negative integer
    * 计算一个非负整数n的阶乘
    * @return n! = 1 * 2 * . . . * n
    */
   public static int factorial(int n)
   {
      System.out.println("factorial(" + n + "):");
      Throwable t = new Throwable();//创建一个Throwable类的数组
//      Throwable类是Java中所有异常信息的祖宗类，
//          直接已知子类有Error和Exception，已实现的接口java.io.Serializable  
      StackTraceElement[] frames = t.getStackTrace();
//    使用getStackTrace方法，得到getStackTraceElement对象的一个数组。
//    StackTraceElement类含有能够获得文件名和当前执行的代码的行号的方法。同时还含有能够获得类名和方法名的方法。
      for (StackTraceElement f : frames)
         System.out.println(f);
      int r;
      if (n <= 1) r = 1;
      else r = n * factorial(n - 1);
      System.out.println("return " + r);
      return r;
   }

   public static void main(String[] args)
   {
      Scanner in = new Scanner(System.in);
      System.out.print("Enter n: ");
      int n = in.nextInt();
      factorial(n);
   }
}

 运行结果：

测试程序2：

l Java语言的异常处理有积极处理方法和消极处理两种方式；

l 下列两个简答程序范例给出了两种异常处理的代码格式。在elipse IDE中编辑、调试运行源程序ExceptionalTest.java，将程序中的text文件更换为身份证号.txt，要求将文件内容读入内容，并在控制台显示；

l 掌握两种异常处理技术的特点。

package 小陈;
  //积极处理方式　　
import java.io.*; 
  public class ExceptionTest {
     public static void main (String args[])
  {
         
      try{
          
 
        FileInputStream fis=new FileInputStream("C:/身份证号.txt");
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
          try {
              String s, s2 = new String();
              while ((s = in.readLine()) != null) {
                s2 += s + "
 ";
            }
             in.close();              System.out.println(s2);
          } catch (IOException e) {
              System.out.println("学生信息文件读取错误");
              e.printStackTrace();
          }
      } catch (FileNotFoundException e) {
          System.out.println("学生信息文件找不到");
          e.printStackTrace();
      }
 
   }
 }

package 小陈;
  //消极处理方式
  
  import java.io.*;
  public class ExceptionTest {
      public static void main (String args[]) throws  IOException
        {
          FileInputStream fis=new FileInputStream("C:/身份证号.txt");
          BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
         String s, s2 = new String();
 
             while ((s = in.readLine()) != null) {
                 s2 += s + "
 ";
             }
             in.close();
            System.out.println(s2);
       }
 }

运行结果：

  

实验3: 编程练习

练习1：

l 编制一个程序，将身份证号.txt 中的信息读入到内存中；

l 按姓名字典序输出人员信息；

l 查询最大年龄的人员信息；

l 查询最小年龄人员信息；

l 输入你的年龄，查询身份证号.txt中年龄与你最近人的姓名、身份证号、年龄、性别和出生地；

l 查询人员中是否有你的同乡；

l 在以上程序适当位置加入异常捕获代码。

注：以下实验课后完成

package 小陈1;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.Scanner;
public class Identity{
    private static ArrayList<Student> studentlist;
    public static void main(String[] args) {
        studentlist = new ArrayList<>();
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        File file = new File("C:/身份证号.txt");
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
            String temp = null;
            while ((temp = in.readLine()) != null) {
                
                Scanner linescanner = new Scanner(temp);
                
                linescanner.useDelimiter(" ");    
                String name = linescanner.next();
                String number = linescanner.next();
                String sex = linescanner.next();
                String age = linescanner.next();
                String province =linescanner.nextLine();
                Student student = new Student();
                student.setName(name);
                student.setnumber(number);
                student.setsex(sex);
                int a = Integer.parseInt(age);
                student.setage(a);
                student.setprovince(province);
                studentlist.add(student);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("学生信息文件找不到");
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("学生信息文件读取错误");
            e.printStackTrace();
        }
        boolean isTrue = true;
        while (isTrue) {
            System.out.println("选择你的操作，输入正确格式的选项");
            System.out.println("1.字典排序");
            System.out.println("2.输出年龄最大和年龄最小的人");
            System.out.println("3.寻找老乡");
            System.out.println("4.寻找年龄相近的人");
            System.out.println("0.退出");
            int status = scanner.nextInt();
            switch (status) {
            case 1:
                Collections.sort(studentlist);              
                System.out.println(studentlist.toString());
                break;
            case 2:
                 int max=0,min=100;
                 int j,k1 = 0,k2=0;
                 for(int i=1;i<studentlist.size();i++)
                 {
                     j=studentlist.get(i).getage();
                 if(j>max)
                 {
                     max=j; 
                     k1=i;
                 }
                 if(j<min)
                 {
                   min=j; 
                   k2=i;
                 }
                 
                 }  
                 System.out.println("年龄最大："+studentlist.get(k1));
                 System.out.println("年龄最小："+studentlist.get(k2));
                break;
            case 3:
                 System.out.println("老家?");
                 String find = scanner.next();        
                 String place=find.substring(0,3);
                 for (int i = 0; i <studentlist.size(); i++) 
                 {
                     if(studentlist.get(i).getprovince().substring(1,4).equals(place)) 
                         System.out.println("老乡"+studentlist.get(i));
                 }             
                 break;
                 
            case 4:
                System.out.println("年龄：");
                int yourage = scanner.nextInt();
                int near=agenear(yourage);
                int value=yourage-studentlist.get(near).getage();
                System.out.println(""+studentlist.get(near));
                break;
           
                case 0:
                    status = 0;
                    System.out.println("程序已退出!");
                    break;
               default:
                   System.out.println("输入错误");
               }
             }
            }
        public static int agenear(int age) {      
        int min=53,value=0,k=0;
         for (int i = 0; i < studentlist.size(); i++)
         {
             value=studentlist.get(i).getage()-age;
             if(value<0) value=-value; 
             if (value<min) 
             {
                min=value;
                k=i;
             } 
          }    
         return k;         
      }
      
}

package 小陈1;

public  class Student implements Comparable<Student> {
    private    String name;
    private    String number ;
    private    String sex ;
    private    int age;
    private    String province;
 
     
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getnumber() {
        return number;
    }
    public void setnumber(String number) {
        this.number = number;
    }
    public String getsex() {
        return sex ;
    }
    public void setsex(String sex ) {
        this.sex =sex ;
    }
    public int getage() {
        return age;
    }
    public void setage(int age ) {
        this.age=age ;
    }
    public String getprovince() {
        return province;
    }
    public void setprovince(String province) {
        this.province=province ;
    }
@Override
public int compareTo(Student other) {
    // TODO Auto-generated method stub
     return this.name.compareTo(other.getName());
}

public String toString() {
    return  name+"	"+sex+"	"+age+"	"+number+"	"+province+"
";
}    
}

运行结果：

   

练习2：

l 编写一个计算器类，可以完成加、减、乘、除的操作；

l 利用计算机类，设计一个小学生100以内数的四则运算练习程序，由计算机随机产生10道加减乘除练习题，学生输入答案，由程序检查答案是否正确，每道题正确计10分，错误不计分，10道题测试结束后给出测试总分；

l 将程序中测试练习题及学生答题结果输出到文件，文件名为test.txt；

l 在以上程序适当位置加入异常捕获代码。

package 小陈;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Scanner;


public class jisuan {
    public static void main(String[] args) {

        Scanner in = new Scanner(System.in);
        jieguo student=new jieguo();
        PrintWriter out = null;
        try {
            out = new PrintWriter("text.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        int sum = 0;

        
        
        for (int i = 1; i <=10; i++) {
            int a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
            int b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
            int c= (int) Math.round(Math.random() * 3);

            
           switch(c)
           {
           case 0:
               System.out.println(i+": "+a+"/"+b+"=");
               
               while(b==0)
               { 
                   b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
            }
               
            int C = in.nextInt();
            out.println(a+"/"+b+"="+C);
            if (C == student.division(a, b)) {
                sum += 10;
                System.out.println("right");
            }
            else {
                System.out.println("false");
            }
            
            break;
            
           case 1:
               System.out.println(i+": "+a+"*"+b+"=");
               int D = in.nextInt();
               out.println(a+"*"+b+"="+D);
               if (D == student.multiplication(a, b)) {
                   sum += 10;
                   System.out.println("right");
               }
               else {
                   System.out.println("false");
               }
               break;
           case 2:
               System.out.println(i+": "+a+"+"+b+"=");
               int E = in.nextInt();
               out.println(a+"+"+b+"="+E);
               if (E == student.add(a, b)) {
                   sum += 10;
                   System.out.println("right");
               }
               else {
                   System.out.println("false");
               }
               
               break ;
           case 3:
               System.out.println(i+": "+a+"-"+b+"=");
               int F = in.nextInt();
               out.println(a+"-"+b+"="+F);
               if (F == student.reduce(a, b)) {
                   sum += 10;
                   System.out.println("right");
               }
               else {
                   System.out.println("false");
               }
               break ;
              } 
          }
       System.out.println("成绩"+sum);
        out.println("成绩:"+sum);
         out.close();        
   }
   }

package 小陈;
public class jieguo {
   private int a;
   private int b;
    public int  add(int a,int b)
    {
        return a+b;
    }
    public int   reduce(int a,int b)
    {
        return a-b;
    }
    public int   multiplication(int a,int b)
    {
        return a*b;
    }
    public int   division(int a,int b)
    {
        if(b!=0)
        return a/b;
        else return 0;
    }

}

运行结果：

实验4：断言、日志、程序调试技巧验证实验。

实验程序1：

//断言程序示例

public class AssertDemo {

    public static void main(String[] args) {        

        test1(-5);

        test2(-3);

    }

    

    private static void test1(int a){

        assert a > 0;

        System.out.println(a);

    }

    private static void test2(int a){

       assert a > 0 : "something goes wrong here, a cannot be less than 0";

        System.out.println(a);

    }

}

l 在elipse下调试程序AssertDemo，结合程序运行结果理解程序；

l 注释语句test1(-5);后重新运行程序，结合程序运行结果理解程序；

l 掌握断言的使用特点及用法。

运行结果：

    注释掉语句test1(-5);之后，控制台只输出-3，不输出-5

实验程序2：

l 用JDK命令调试运行教材298页-300页程序7-2，结合程序运行结果理解程序；

l 并掌握Java日志系统的用途及用法。

实验程序3：

l 用JDK命令调试运行教材298页-300页程序7-2，结合程序运行结果理解程序；

l 按课件66-77内容练习并掌握Elipse的常用调试技术。

package logging;

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.io.*;
import java.util.logging.*;
import javax.swing.*;

/**
 * A modification of the image viewer program that logs various events.
 * @version 1.03 2015-08-20
 * @author Cay Horstmann
 */
public class LoggingImageViewer
{
   public static void main(String[] args)
   {
      if (System.getProperty("java.util.logging.config.class") == null
            && System.getProperty("java.util.logging.config.file") == null)
      {
         try
         {
            Logger.getLogger("com.horstmann.corejava").setLevel(Level.ALL);
            //开启所有级别的记录
            final int LOG_ROTATION_COUNT = 10;
            Handler handler = new FileHandler("%h/LoggingImageViewer.log", 0, LOG_ROTATION_COUNT);
            Logger.getLogger("com.horstmann.corejava").addHandler(handler);
            //增加这个日志记录器中的一个处理器
         }
         catch (IOException e)
         {
            Logger.getLogger("com.horstmann.corejava").log(Level.SEVERE,
                  "Can't create log file handler", e);
         }
      }
//这段代码确保将所有消息记录到应用特定的文件中
      EventQueue.invokeLater(() ->
            {
               Handler windowHandler = new WindowHandler();//通过Hander类自定义一个处理器
               windowHandler.setLevel(Level.ALL);
               Logger.getLogger("com.horstmann.corejava").addHandler(windowHandler);
               JFrame frame = new ImageViewerFrame();
               frame.setTitle("LoggingImageViewer");
               frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

               Logger.getLogger("com.horstmann.corejava").fine("Showing frame");
               frame.setVisible(true);
            });
   }
}

/**
 * The frame that shows the image.
 */
class ImageViewerFrame extends JFrame
{
   private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
   private static final int DEFAULT_HEIGHT = 400;   

   private JLabel label;
   private static Logger logger = Logger.getLogger("com.horstmann.corejava");
   //调用Logger类的getLogger方法得到一个日志记录器，

   public ImageViewerFrame()
   {
      logger.entering("ImageViewerFrame", "<init>");      
      setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);

      // set up menu bar
      JMenuBar menuBar = new JMenuBar();
      setJMenuBar(menuBar);

      JMenu menu = new JMenu("File");
      menuBar.add(menu);

      JMenuItem openItem = new JMenuItem("Open");
      menu.add(openItem);
      openItem.addActionListener(new FileOpenListener());

      JMenuItem exitItem = new JMenuItem("Exit");
      menu.add(exitItem);
      exitItem.addActionListener(new ActionListener()
         {
            public void actionPerformed(ActionEvent event)
            {
               logger.fine("Exiting.");
               System.exit(0);
            }
         });

      // use a label to display the images
      label = new JLabel();
      add(label);
      logger.exiting("ImageViewerFrame", "<init>");
   }

   private class FileOpenListener implements ActionListener
   {
      public void actionPerformed(ActionEvent event)
      {
         logger.entering("ImageViewerFrame.FileOpenListener", "actionPerformed", event);

         // set up file chooser
         JFileChooser chooser = new JFileChooser();
         chooser.setCurrentDirectory(new File("."));

         // accept all files ending with .gif
         chooser.setFileFilter(new javax.swing.filechooser.FileFilter()
            {
               public boolean accept(File f)
               {
                  return f.getName().toLowerCase().endsWith(".gif") || f.isDirectory();
               }

               public String getDescription()
               {
                  return "GIF Images";
               }
            });

         // show file chooser dialog
         int r = chooser.showOpenDialog(ImageViewerFrame.this);

         // if image file accepted, set it as icon of the label
         if (r == JFileChooser.APPROVE_OPTION)
         {
            String name = chooser.getSelectedFile().getPath();
            logger.log(Level.FINE, "Reading file {0}", name);
            label.setIcon(new ImageIcon(name));
         }
         else logger.fine("File open dialog canceled.");
         logger.exiting("ImageViewerFrame.FileOpenListener", "actionPerformed");
      }
   }
}

/**
 * A handler for displaying log records in a window.
 */
class WindowHandler extends StreamHandler
{
    //WindowHandler这个处理器扩展于StreamHander类，并且安装了一个流。
    //使用这种方法时，处理器会缓存记录，并且只有在缓存满的时候，才将它们写入流中。
   private JFrame frame;

   public WindowHandler()
   {
      frame = new JFrame();
      final JTextArea output = new JTextArea();
      output.setEditable(false);
      frame.setSize(200, 200);
      frame.add(new JScrollPane(output));
      frame.setFocusableWindowState(false);
      frame.setVisible(true);
      setOutputStream(new OutputStream()
         {
            public void write(int b)//write方法将流显示输出到文本框中。
          
            {
            } // not called

            public void write(byte[] b, int off, int len)
            {
               output.append(new String(b, off, len));
               //append  新构造的文件处理器对象应该追加在一个已存在的日志文件尾部，则为TRUE
            }
         });
   }

   public void publish(LogRecord record)
   //将日志发送到目的地
   {
      if (!frame.isVisible()) return;
      super.publish(record);
      flush();//覆盖publish方法，以便在处理器获得每个记录之后刷新缓冲区。
   }
}

运行结果：

设置断点，单步执行时的运行视图：

 总结：本周主要讲了异常方面的知识，学习了异常的处理方法，感觉自己学的没有特别清楚，尤其是日志方面的知识，最后一个程序阅读特别困难，还需要继续学习。