java - 什么是堆栈跟踪？如何使用它来调试应用程序错误？

Question

有时，当我运行应用程序时，它会出现如下错误:

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
        at com.example.myproject.Book.getTitle(Book.java:16)
        at com.example.myproject.Author.getBookTitles(Author.java:25)
        at com.example.myproject.Bootstrap.main(Bootstrap.java:14)

人们将其称为“堆栈跟踪”。 什么是堆栈跟踪？它可以告诉我有关程序中发生的错误的哪些信息？

<小时/>

关于这个问题 - 我经常看到新手程序员“遇到错误”的问题，他们只是粘贴堆栈跟踪和一些随机代码块，而不了解堆栈跟踪是什么或如何使用它。这个问题旨在为可能需要帮助理解堆栈跟踪的值(value)的新手程序员提供引用。

Answer 1

简单来说，堆栈跟踪是抛出异常时应用程序正在进行的方法调用的列表。

简单示例

根据问题中给出的示例，我们可以准确确定应用程序中抛出异常的位置。让我们看一下堆栈跟踪:

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
        at com.example.myproject.Book.getTitle(Book.java:16)
        at com.example.myproject.Author.getBookTitles(Author.java:25)
        at com.example.myproject.Bootstrap.main(Bootstrap.java:14)

这是一个非常简单的堆栈跟踪。如果我们从“at ...”列表的开头开始，我们就可以知道错误发生在哪里。我们正在寻找的是属于我们应用程序一部分的topmost方法调用。在本例中，它是:

at com.example.myproject.Book.getTitle(Book.java:16)

要调试此问题，我们可以打开 Book.java 并查看第 16 行，即:

15   public String getTitle() {
16      System.out.println(title.toString());
17      return title;
18   }

这表明上面代码中的某些内容(可能是 title)为 null。

包含一系列异常的示例

有时应用程序会捕获异常并重新抛出它作为另一个异常的原因。这通常看起来像:

34   public void getBookIds(int id) {
35      try {
36         book.getId(id);    // this method it throws a NullPointerException on line 22
37      } catch (NullPointerException e) {
38         throw new IllegalStateException("A book has a null property", e)
39      }
40   }

这可能会给你一个看起来像这样的堆栈跟踪:

Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: A book has a null property
        at com.example.myproject.Author.getBookIds(Author.java:38)
        at com.example.myproject.Bootstrap.main(Bootstrap.java:14)
Caused by: java.lang.NullPointerException
        at com.example.myproject.Book.getId(Book.java:22)
        at com.example.myproject.Author.getBookIds(Author.java:36)
        ... 1 more

这个的不同之处在于“引起”。有时异常会有多个“原因”部分。对于这些，您通常希望找到“根本原因”，这将是堆栈跟踪中最低的“原因”部分之一。在我们的例子中，它是:

Caused by: java.lang.NullPointerException <-- root cause
        at com.example.myproject.Book.getId(Book.java:22) <-- important line

同样，对于这个异常，我们需要查看 Book.java 的第 22 行，看看是什么可能导致此处出现 NullPointerException。

带有库代码的更令人畏惧的示例

通常堆栈跟踪比上面的两个示例复杂得多。这是一个示例(虽然很长，但演示了多个级别的链式异常):

javax.servlet.ServletException: Something bad happened
    at com.example.myproject.OpenSessionInViewFilter.doFilter(OpenSessionInViewFilter.java:60)
    at org.mortbay.jetty.servlet.ServletHandler$CachedChain.doFilter(ServletHandler.java:1157)
    at com.example.myproject.ExceptionHandlerFilter.doFilter(ExceptionHandlerFilter.java:28)
    at org.mortbay.jetty.servlet.ServletHandler$CachedChain.doFilter(ServletHandler.java:1157)
    at com.example.myproject.OutputBufferFilter.doFilter(OutputBufferFilter.java:33)
    at org.mortbay.jetty.servlet.ServletHandler$CachedChain.doFilter(ServletHandler.java:1157)
    at org.mortbay.jetty.servlet.ServletHandler.handle(ServletHandler.java:388)
    at org.mortbay.jetty.security.SecurityHandler.handle(SecurityHandler.java:216)
    at org.mortbay.jetty.servlet.SessionHandler.handle(SessionHandler.java:182)
    at org.mortbay.jetty.handler.ContextHandler.handle(ContextHandler.java:765)
    at org.mortbay.jetty.webapp.WebAppContext.handle(WebAppContext.java:418)
    at org.mortbay.jetty.handler.HandlerWrapper.handle(HandlerWrapper.java:152)
    at org.mortbay.jetty.Server.handle(Server.java:326)
    at org.mortbay.jetty.HttpConnection.handleRequest(HttpConnection.java:542)
    at org.mortbay.jetty.HttpConnection$RequestHandler.content(HttpConnection.java:943)
    at org.mortbay.jetty.HttpParser.parseNext(HttpParser.java:756)
    at org.mortbay.jetty.HttpParser.parseAvailable(HttpParser.java:218)
    at org.mortbay.jetty.HttpConnection.handle(HttpConnection.java:404)
    at org.mortbay.jetty.bio.SocketConnector$Connection.run(SocketConnector.java:228)
    at org.mortbay.thread.QueuedThreadPool$PoolThread.run(QueuedThreadPool.java:582)
Caused by: com.example.myproject.MyProjectServletException
    at com.example.myproject.MyServlet.doPost(MyServlet.java:169)
    at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:727)
    at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:820)
    at org.mortbay.jetty.servlet.ServletHolder.handle(ServletHolder.java:511)
    at org.mortbay.jetty.servlet.ServletHandler$CachedChain.doFilter(ServletHandler.java:1166)
    at com.example.myproject.OpenSessionInViewFilter.doFilter(OpenSessionInViewFilter.java:30)
    ... 27 more
Caused by: org.hibernate.exception.ConstraintViolationException: could not insert: [com.example.myproject.MyEntity]
    at org.hibernate.exception.SQLStateConverter.convert(SQLStateConverter.java:96)
    at org.hibernate.exception.JDBCExceptionHelper.convert(JDBCExceptionHelper.java:66)
    at org.hibernate.id.insert.AbstractSelectingDelegate.performInsert(AbstractSelectingDelegate.java:64)
    at org.hibernate.persister.entity.AbstractEntityPersister.insert(AbstractEntityPersister.java:2329)
    at org.hibernate.persister.entity.AbstractEntityPersister.insert(AbstractEntityPersister.java:2822)
    at org.hibernate.action.EntityIdentityInsertAction.execute(EntityIdentityInsertAction.java:71)
    at org.hibernate.engine.ActionQueue.execute(ActionQueue.java:268)
    at org.hibernate.event.def.AbstractSaveEventListener.performSaveOrReplicate(AbstractSaveEventListener.java:321)
    at org.hibernate.event.def.AbstractSaveEventListener.performSave(AbstractSaveEventListener.java:204)
    at org.hibernate.event.def.AbstractSaveEventListener.saveWithGeneratedId(AbstractSaveEventListener.java:130)
    at org.hibernate.event.def.DefaultSaveOrUpdateEventListener.saveWithGeneratedOrRequestedId(DefaultSaveOrUpdateEventListener.java:210)
    at org.hibernate.event.def.DefaultSaveEventListener.saveWithGeneratedOrRequestedId(DefaultSaveEventListener.java:56)
    at org.hibernate.event.def.DefaultSaveOrUpdateEventListener.entityIsTransient(DefaultSaveOrUpdateEventListener.java:195)
    at org.hibernate.event.def.DefaultSaveEventListener.performSaveOrUpdate(DefaultSaveEventListener.java:50)
    at org.hibernate.event.def.DefaultSaveOrUpdateEventListener.onSaveOrUpdate(DefaultSaveOrUpdateEventListener.java:93)
    at org.hibernate.impl.SessionImpl.fireSave(SessionImpl.java:705)
    at org.hibernate.impl.SessionImpl.save(SessionImpl.java:693)
    at org.hibernate.impl.SessionImpl.save(SessionImpl.java:689)
    at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor5.invoke(Unknown Source)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:25)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:597)
    at org.hibernate.context.ThreadLocalSessionContext$TransactionProtectionWrapper.invoke(ThreadLocalSessionContext.java:344)
    at $Proxy19.save(Unknown Source)
    at com.example.myproject.MyEntityService.save(MyEntityService.java:59) <-- relevant call (see notes below)
    at com.example.myproject.MyServlet.doPost(MyServlet.java:164)
    ... 32 more
Caused by: java.sql.SQLException: Violation of unique constraint MY_ENTITY_UK_1: duplicate value(s) for column(s) MY_COLUMN in statement [...]
    at org.hsqldb.jdbc.Util.throwError(Unknown Source)
    at org.hsqldb.jdbc.jdbcPreparedStatement.executeUpdate(Unknown Source)
    at com.mchange.v2.c3p0.impl.NewProxyPreparedStatement.executeUpdate(NewProxyPreparedStatement.java:105)
    at org.hibernate.id.insert.AbstractSelectingDelegate.performInsert(AbstractSelectingDelegate.java:57)
    ... 54 more

在此示例中，还有更多内容。我们最关心的是寻找来自我们的代码的方法，这些方法可以是com.example.myproject包中的任何内容。从上面的第二个示例中，我们首先要查找根本原因，即:

Caused by: java.sql.SQLException

但是，其下的所有方法调用都是库代码。因此，我们将向上移动到其上方的“原因”，并在该“原因” block 中查找源 self 们代码的第一个方法调用，即:

at com.example.myproject.MyEntityService.save(MyEntityService.java:59)

与前面的示例一样，我们应该查看第 59 行上的 MyEntityService.java，因为这就是此错误的根源(这个错误有点明显，因为 SQLException 指出了错误，但调试过程正是我们所追求的)。