assert

我们经常下载开源项目的源码在本地编译,是不是经常被一句\给搞得编译不过去，经常是在老版本的jdk编译器下没办法，下面就向大家推荐一篇深入分析java assertion的文章。

一、assertion的语法和语义

J2SE 1.4在语言上提供了一个新特性，就是assertion(断言)功能，它是该版本在Java语言方面最大的革新。在软件开发中，assertion是一种经典的调试、测试方式，本文将深入解析assertion功能的使用以及其设计理念，并给出相关的例子。

assertion(断言)在软件开发中是一种常用的调试方式，很多开发语言中都支持这种机制，如C，C++和Eiffel等，但是支持的形式不尽相同，有的是通过语言本身、有的是通过库函数等。另外，从理论上来说，通过assertion方式可以证明程序的正确性，但是这是一项相当复杂的工作，目前还没有太多的实践意义。

在实现中，assertion就是在程序中的一条语句，它对一个boolean表达式进行检查，一个正确程序必须保证这个boolean表达式的值为true；如果该值为false，说明程序已经处于不正确的状态下，系统将给出警告或退出。

一般来说，assertion用于保证程序最基本、关键的正确性。assertion检查通常在开发和测试时开启。为了提高性能，在软件发布后，assertion检查通常是关闭的。下面简单介绍一下Java中assertion的实现。

1、语法表示

在语法上，为了支持assertion，Java增加了一个关键字assert。它包括两种表达式，分别如下：

assert expression1; assert expression1: expression2; 在两种表达式中，expression1表示一个boolean表达式，expression2表示一个基本类型或者是一个对象(Object)，基本类型包括boolean,char,double,float,int和long。由于所有类都为Object的子类，因此这个参数可以用于所有对象。

2、语义含义

在运行时，如果关闭了assertion功能，这些语句将不起任何作用。如果打开了assertion功能，那么expression1的值将被计算，如果它的值为false，该语句强抛出一个AssertionError对象。

如果assertion语句包括expression2参数，程序将计算出expression2的结果，然后将这个结果作为AssertionError的构造函数的参数，来创建AssertionError对象，并抛出该对象；如果expression1值为true，expression2将不被计算。

一种特殊情况是，如果在计算表达式时，表达式本身抛出Exception，那么assert将停止运行，而抛出这个Exception。

3、一些assertion例子 下面是一些Assert的例子：

assert assert assert assert 3、编译

0 < value; 0 < value:\ref != null:\isBalanced(); 由于assert是一个新关键字，使用老版本的JDK是无法编译带有assert的源程序。因此，我们必须使用JDK1.4(或者更新)的Java编译器，在使用Javac命令时，我们必须加上-source 1.4作为参数。-source 1.4表示使用JDK 1.4版本的方式来编译源代码，否则编译就不能通过，因为缺省的Javac编译器使用JDK1.3的语法规则。

大家在使用eclipse,jbuilder等IDE工具的时候,要注意编译器的版本,使用的jre,不等于是javac 的版本

一个简单的例子如下：

javac -source 1.4 test.java 5、运行

由于带有assert语句的程序运行时，使用了新的ClassLoader和Class类，因此，这种程序必须在JDK1.4(或者更高版本)的JRE下运行，而不能在老版本的JRE下运行。

由于我们可以选择开启assertion功能，或者不开启，另外我们还可以开启一部分类或包的assertion功能，所以运行选项变得有些复杂。通过这些选项，我们可以过滤所有我们不关心的类，只选择我们关心的类或包来观察。下面介绍两类参数：参数 –esa（开启） 和 –dsa（关闭）：

它们含义为开启(关闭)系统类的assertion功能。由于新版本的Java的系统类中，也使了assertion语句，因此如果用户需要观察它们的运行情况，就需要打开系统类的assertion功能 ，我们可使用-esa参数打开，使用 -dsa参数关闭。

-esa和-dsa的全名为-enablesystemassertions和-disenablesystemassertions，全名和缩写名有同样的功能。

参数 -ea和-ea：

它们含义为开启(关闭)用户类的assertion功能：通过这个参数，用户可以打开某些类或包的assertion功能，同样用户也可以关闭某些类和包的assertion功能。打开assertion功能参数为-ea；如果不带任何参数，表示打开所有用户类；如果带有包名称或者类名称，表示打开这些类或包；如果包名称

后面跟有三个点，代表这个包及其子包；如果只有三个点，代表无名包。关闭assertion功能参数为-da，使用方法与-ea类似。

-ea和-da的全名为-enableassertions和-disenableassertions，全名和缩写名有同样的功能。下面表示了参数及其含义，并有例子说明如何使用。

参数 例子 说明

-ea java -ea 打开所有用户类的assertion -da java -da 关闭所有用户类的assertion

-ea: java -ea:MyClass1 打开MyClass1的assertion -da: java -da: MyClass1 关闭MyClass1的assertion -ea: java -ea:pkg1 打开pkg1包的assertion -da: java -da:pkg1 关闭pkg1包的assertion

-ea:... java -ea:... 打开缺省包(无名包)的assertion -da:... java -da:... 关闭缺省包(无名包)的assertion -ea:... java -ea:pkg1... 打开pkg1包和其子包的assertion -da:... java -da:pkg1... 关闭pkg1包和其子包的assertion -esa java -esa 打开系统类的assertion -dsa java -dsa 关闭系统类的assertion

综合使用 java -dsa:MyClass1:pkg1 关闭MyClass1和pkg1包的assertion 其中...代表，此包和其子包的含义。例如我们有两个包为pkg1和pkg1.subpkg。 那么pkg1...就代表pkg1和pkg1.subpkg两个包。

另外，Java为了让程序也能够动态开启和关闭某些类和包的assertion功能，Java修该了Class和ClassLoader的实现，增加了几个用于操作assert的API。下面简单说明一下几个API的作用。

ClassLoader类中的几个相关的API:

void setClassAssertionStatus(String className, boolean enabled) 设置在此类加载器及其包含的嵌套类中指定的最高层类所需的断言状态。 void setDefaultAssertionStatus(boolean enabled) 设置此类加载器的默认断言状态。 void setPackageAssertionStatus(String packageName, boolean enabled) 为指定包设置默认断言状态。 void clearAssertionStatus() 将此类加载器的默认断言状态设置为 false，并放弃与此类加载器关联的所有默认包或类断言状态设置。 二、assertion的设计问题

首先，我们认为assertion是必要的。因为，如果没有统一的assertion机制，Java程序通常使用if-then-else或者switch-case语句进行assertion检查，而且检查的数据类型也不完全相同。

assertion机制让Java程序员用统一的方式处理assertion问题，而不是按自己的方式处理。另外，如果用户使用自己的方式进行检查，那么这些代码在发布以后仍然将起作用，这可能会影响程序的性能。而从语言言层次支持assertion功能，这将把assertion对性能带来的负面影响降到最小。

Java是通过增强一个关键字assert实现支持assertion，而不是使用一个库函数支持，这说明Java认为assertion对于语言本身来说是非常重要的。实际上，在Java的早期的规范中，Java是能够支持assert的，但是由于一些实现的限制，这些特性从规范中除去了。因此，assert的再次引入应该是恢复了Java对assert的支持。C语言就是通过Assert.h函数库实现断言的支持。

Java的assertion的开启也和C语言不太一样，我们都知道在C语言中，assertion的开启是在编译时候决定的。当我们使用debug方式编译程序时候，assertion被开启，而使用release方式编译时候，assertion自动被关闭。

而Java的assertion却是在运行的时候进行决定的。其实，这两种方式是各有优缺点。如果采用编译时决定方式，开发人员将处理两种类型的目标码，debug版本和release版本，这加大了文档管理的难度，但是提高了代码的运行效率。

Java采用运行时决定的方式，这样所有的assertion信息将置于目标代码中，同一目标代码可以选择不同方式运行，增强目标代码的灵活性，但是它将牺牲因为assertion而引起一部分性能损失。Java专家小组认为，所牺牲的性能相当小，因此java采用了运行时决定方式。

另外，我们注意到AssertionError作为Error的一个子类，而不是RuntimeException。关于这一点，专家组也进行了长期的讨论。Error代表一些异常的错误，通常是不可以恢复的，而RuntimeException强调该错误在运行时才发生的特点。

AssertionError通常为非常关键的错误，这些错误往往是不容易恢复的，而且assertion机制也不鼓励程序员对这种错误进行恢复。因此，为了强调assertion的含义，Java专家小组选择了让AssertError为Error的子类。

三、assertion与继承

在本节，我们将考虑assertion与继承的关系，研究assert是如何定位的。如果开启一个子类的assertion，那么它的父类的assertion是否执行？

下面的例子将显示如果一个assert语句在父类，而当它的子类调用它时，该assert为false。我们看看在不同的情况下，该assertion是否被处理。

class Base { public void baseMethod() { assert false : \ // 总是assertion失败 System.out.println(\ } } class Derived extends Base { public void derivedMethod() { assert false: \ This is derive\ // 总是assertion失败 System.out.println( \ } public static void main( String[] args ) { try { Derived derived = new Derived(); derived.baseMethod( ); derived.derivedMethod(); } catch( AssertionError ae ) {

System.out.println(ae); } } } 运行命令 含义 结果

Java Derived 不启用assertion Base Method Derived Method Java -ea Derived 开启所有assertion Java.lang.AssertionError:Assertion Failed:This is base Java -da Derived 关闭所有assertion Base Method Derived Method Java -ea:Base Derived 仅打开Base的assertion Java.lang.AssertionError: Assertion Failed:This is base Java -ea:Derived Derived 仅打开Derived的assertion Base Method Java.lang.AssertionError: Assertion Failed:This is derived 从这个例子我们可以看出，父类的assert语句将只有在父类的assert开启才起作用，如果仅仅开启子类的assert，父类的assert仍然不运行。例如，我们执行java -ea:Derived Derived的时候，Base类的assert语句并不执行。因此，我们可以认为，assert语句不具有继承功能。

四、assertion的使用

assertion的使用是一个复杂的问题，因为这将涉及到程序的风格，assertion运用的目标，程序的性质等问题。通常来说，assertion用于检查一些关键的值，并且这些值对整个程序，或者局部功能的完成有很大的影响，并且这种错误不容易恢复的。

assertion表达式应该短小、易懂，如果需要评估复杂的表达式，应该使用函数计算。以下是一些使用assertion的情况的例子，这些方式可以让java程序的可靠性更高。

检查控制流； 在if-then-else和swith-case语句中，我们可以在不应该发生的控制支流上加上assert false语句。如果这种情况发生了，assert能够检查出来。例如：x取值只能使1,2,3，我们的程序可以如下表示：

switch (x) { case 1: …; case 2: …; case 3: … default: assert false://不应该发生的地方加上断言 \ } 在私有函数计算前，检查输入参数是否有效；对于一私有些函数，要求输入满足一些特定的条件，那么我们可以在函数开始处使用assert进行参数检查。

对于公共函数，我们通常不使用assertion检查，因为一般来说，公共函数必须对无效的参数进行检查和处理。而私有函数往往是直接使用的。例如：某函数可能要求输入的参数必须不为null。那么我们可以在函数的一开始加上：

assert parameter1!=null : \在函数计算后，检查函数结果是否有效；对于一些计算函数，函数运行完成后，某些值需要保证一定的性质，因此我们可以通过assert检查该值。例如，我们有一个计算绝对值的函数，那么我们就可以在函数的结果处，加上一个语句：

assert value>=0: \通过这种方式，我们可以对函数计算完的结果进行检查。检查程序不变量；有些程序中，存在一些不变量，在程序的运行生命周期，这些不变量的值都是不变的。这些不变量可能是一个简单表达式，也可能是一个复杂的表达式。

对于一些关键的不变量，我们可以通过assert进行检查。例如，在一个财会系统中，公司的支出和收入必须保持一定的平衡关系，因此我们可以编写一个表达式检查这种平衡关系，如下表示：

private boolean isBalance() { …… } 在这个系统中，在一些可能影响这种平衡关系的方法的前后，我们都可以加上assert验证：

assert isBalance():\五、结论

assertion为开发人员提供了一种灵活地调试和测试机制，它的使用也非常简单、方便。但是，如何规范、系统地使用assertion(特别是在Java语言中)仍然是一个有待研究的问题。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/so18.html