การติดตามสแต็ก

1. รับการติดตามสแต็ก

ภาษาโปรแกรม Java มีหลายวิธีสำหรับโปรแกรมเมอร์ในการรับข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในโปรแกรม และไม่ใช่แค่คำพูดเท่านั้น

ตัวอย่างเช่น หลังจากโปรแกรม C++ ถูกคอมไพล์แล้ว โปรแกรมเหล่านั้นจะกลายเป็นไฟล์ขนาดใหญ่หนึ่งไฟล์ที่เต็มไปด้วยรหัสเครื่อง และทั้งหมดที่มีให้สำหรับโปรแกรมเมอร์ในขณะรันไทม์คือแอดเดรสของบล็อกหน่วยความจำที่มีรหัสเครื่องที่กำลังดำเนินการอยู่ ไม่เยอะนะขอบอก

แต่สำหรับ Java แม้ว่าโปรแกรมจะถูกคอมไพล์แล้ว คลาสก็ยังคงเป็นคลาส เมธอดและตัวแปรไม่หายไป และโปรแกรมเมอร์มีหลายวิธีในการรับข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในโปรแกรม

การติดตามสแต็ก

ตัวอย่างเช่น ในการดำเนินการของโปรแกรม คุณสามารถค้นหาคลาสและชื่อของเมธอดที่กำลังดำเนินการอยู่ และไม่ใช่เพียงเมธอดเดียวเท่านั้น คุณสามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับสายการเรียกใช้เมธอดทั้งหมดจากเมธอดปัจจุบันกลับไปยังmain()เมธอด

รายการที่ประกอบด้วยเมธอดปัจจุบัน และเมธอดที่เรียกใช้ และเมธอดที่เรียกใช้เมธอดนั้น ฯลฯ เรียกว่าสแต็กเทรซ คุณสามารถรับได้ด้วยคำสั่งนี้:

StackTraceElement[] methods = Thread.currentThread().getStackTrace();

คุณยังสามารถเขียนเป็นสองบรรทัด:

Thread current = Thread.currentThread();
StackTraceElement[] methods = current.getStackTrace();

เมธอดแบบ สแตติกcurrentThread()ของThreadคลาสจะส่งคืนการอ้างอิงไปยังThreadออบเจกต์ ซึ่งมีข้อมูลเกี่ยวกับเธรดปัจจุบัน เช่น เธรดปัจจุบันของการดำเนินการ คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเธรดในระดับ 17 และ 18 ของภารกิจJava Core

อ็อบเจกต์ นี้ThreadมีgetStackTrace()เมธอดซึ่งส่งคืนอาร์เรย์ของStackTraceElementออบเจกต์ ซึ่งแต่ละอาร์เรย์มีข้อมูลเกี่ยวกับเมธอด เมื่อนำมารวมกัน องค์ประกอบเหล่านี้ทั้งหมดจะก่อตัวเป็นสแต็กเทรซ

ตัวอย่าง:

public class Main
{
   public static void main(String[] args)
   {
      test();
   }

   public static void test()
   {
      Thread current = Thread.currentThread();
      StackTraceElement[] methods = current.getStackTrace();

      for(var info: methods)
         System.out.println(info);
   }
}

java.base/java.lang.Thread.getStackTrace(Thread.java:1606)
Main.test(Main.java:11)
Main.main(Main.java:5)

ดังที่เราเห็นในเอาต์พุตคอนโซลของตัวอย่าง เมธอดgetStackTrace()ส่งคืนอาร์เรย์ขององค์ประกอบสามรายการ:

• getStackTrace()วิธีการของThreadชั้นเรียน
• test()วิธีการของMainชั้นเรียน
• main()วิธีการของMainชั้นเรียน

จากสแต็กเทรซนี้ เราสามารถสรุปได้ว่า:

• เมธอด นี้Thread.getStackTrace()ถูกเรียกโดยMain.test()เมธอดในบรรทัดที่ 11 ของไฟล์ Main.java
• เมธอดMain.test()ถูกเรียกโดยMain.main()เมธอดในบรรทัดที่ 5 ของไฟล์ Main.java
• ไม่มีใครเรียกMain.main()วิธีนี้ - นี่เป็นวิธีแรกในห่วงโซ่ของการโทร

อย่างไรก็ตาม ข้อมูลที่มีอยู่บางส่วนเท่านั้นที่แสดงบนหน้าจอ อย่างอื่นสามารถรับได้โดยตรงจากStackTraceElementวัตถุ

2.StackTraceElement

ตามชื่อของมันStackTraceElementคลาสถูกสร้างขึ้นเพื่อเก็บข้อมูลเกี่ยวกับ องค์ประกอบ การติดตามสแต็กนั่นคือวิธีหนึ่งในไฟล์stack trace.

คลาสนี้มีเมธอดอินสแตนซ์ดังต่อไปนี้:

String getClassName()

String getMethodName()

String getFileName()

int getLineNumber()

String getModuleName()

String getModuleVersion()

พวกเขาสามารถช่วยให้คุณได้รับข้อมูลที่ครบถ้วนมากขึ้นเกี่ยวกับ call stack ปัจจุบัน:

public class Main
{
   public static void main(String[] args)
   {
      test();
   }

   public static void test()
   {
      Thread current = Thread.currentThread();
      StackTraceElement[] methods = current.getStackTrace();

      for(StackTraceElement info: methods)
      {
         System.out.println(info.getClassName());
         System.out.println(info.getMethodName());

         System.out.println(info.getFileName());
         System.out.println(info.getLineNumber());

         System.out.println(info.getModuleName());
         System.out.println(info.getModuleVersion());
         System.out.println();
      }
   }
}

java.lang.Thread
getStackTrace
Thread.java
1606
java.base
11.0.2

Main
test
Main.java
11
null
null

Main
main
Main.java
5
null
null

3. กอง

คุณรู้อยู่แล้วว่าstack traceคืออะไร แต่stack (Stack class) คืออะไร?

สแต็คเป็นโครงสร้างข้อมูลที่คุณสามารถเพิ่มองค์ประกอบและจากที่คุณสามารถดึงองค์ประกอบได้ ในการทำเช่นนั้น คุณสามารถใช้องค์ประกอบจากจุดสิ้นสุดเท่านั้น: คุณเพิ่มองค์ประกอบสุดท้ายก่อน จากนั้นจึงเพิ่มองค์ประกอบที่สองไปยังองค์ประกอบสุดท้าย ฯลฯ

ชื่อสแต็คเองบ่งบอกถึงลักษณะการทำงานนี้ เช่น วิธีที่คุณจะโต้ตอบกับปึกกระดาษ หากคุณใส่แผ่นที่ 1, 2 และ 3 ในปึก คุณต้องดึงแผ่นเหล่านั้นกลับลำดับ: แผ่นที่สามแผ่นแรก แผ่นที่สอง และแผ่นแรกเท่านั้น

Java ยังมีคลาสคอลเลกชัน Stack พิเศษที่มีชื่อและลักษณะการทำงานเหมือนกัน คลาสนี้มีพฤติกรรมหลายอย่างร่วมกับArrayListและ LinkedListแต่ก็มีวิธีการที่ใช้ลักษณะการทำงานของสแต็ก:

T push(T obj)

T pop()

T peek()

boolean empty()

int search(Object obj)

ตัวอย่าง:

Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);
int x = stack.pop();
stack.push(4);
int y = stack.peek();
stack.pop();
stack.pop();

[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]
[1, 2]
[1, 2, 4]
[1, 2, 4]
[1, 2]
[1]

สแต็คถูกใช้ค่อนข้างบ่อยในการเขียนโปรแกรม นี่จึงเป็นคอลเลกชั่นที่มีประโยชน์

4. การแสดงสแต็กเทรซระหว่างการจัดการข้อยกเว้น

เหตุใดรายการเรียกเมธอดจึงเรียกว่าสแต็กเทรซ เนื่องจากถ้าคุณคิดว่ารายการเมธอดเป็นปึกกระดาษที่มีชื่อเมธอด เมื่อคุณเรียกเมธอดถัดไป เท่ากับคุณเพิ่มชีตที่มีชื่อเมธอดนั้นลงในสแต็ก และกระดาษแผ่นถัดไปก็วางทับบนนั้นไปเรื่อยๆ

เมื่อเมธอดสิ้นสุดลง แผ่นงานที่อยู่ด้านบนสุดของสแต็กจะถูกเอาออก คุณไม่สามารถนำแผ่นงานออกจากตรงกลางของปึกโดยไม่นำแผ่นงานที่อยู่ด้านบนออกทั้งหมด ในทำนองเดียวกัน คุณไม่สามารถยุติเมธอดระหว่างสายของการโทรโดยไม่ยุติเมธอดทั้งหมดที่เรียก

ข้อยกเว้น

การใช้สแต็คที่น่าสนใจอีกอย่างคือระหว่างการจัดการข้อยกเว้น

เมื่อเกิดข้อผิดพลาดในโปรแกรมและมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นข้อยกเว้นจะประกอบด้วยการติดตามสแต็ก ปัจจุบัน — อาร์เรย์ที่ประกอบด้วยรายการของวิธีการเริ่มต้น จากวิธีการหลักและสิ้นสุดด้วยวิธีการที่เกิดข้อผิดพลาด มีแม้กระทั่งบรรทัดที่เกิดข้อยกเว้น!

การติดตามสแต็กนี้ถูกจัดเก็บไว้ในข้อยกเว้นและสามารถเรียกค้นได้อย่างง่ายดายโดยใช้วิธีการต่อไปนี้:StackTraceElement[] getStackTrace()

ตัวอย่าง:

try
{
   // An exception may occur here
}
catch(Exception e)
{
   StackTraceElement[] methods = e.getStackTrace()
}

นี่เป็นเมธอดของThrowableคลาส ดังนั้นลูกหลานของมันทั้งหมด (เช่น ข้อยกเว้นทั้งหมด) มีgetStackTrace()เมธอด สะดวกสุด ๆ เหรอ?

แสดงการติดตามสแต็กของข้อยกเว้น

อย่างไรก็ตามThrowableคลาสมีวิธีอื่นสำหรับการทำงานกับสแต็กเทรซ ซึ่งเป็นเมธอดที่แสดงข้อมูลสแต็กเทรซทั้งหมดที่จัดเก็บไว้ในข้อยกเว้น เรียกว่าprintStackTrace().

ค่อนข้างสะดวกคุณสามารถเรียกมันได้ทุกข้อยกเว้น

ตัวอย่าง:

try
{
   // An exception may occur here
}
catch(Exception e)
{
   e.printStackTrace();
}

java.base/java.lang.Thread.getStackTrace(Thread.java:1606)
Main.test(Main.java:11)
Main.main(Main.java:5)