Java基础(56):Java---Assertion的试用（华为OJ里的Java题目的用例检测就是用的断言）

一、assertion的意义和用法 

J2SE 1.4在语言上提供了一个新特性，就是assertion功能，它是该版本在Java语言方面最大的革新。 

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。

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、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、编译 

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 AssertTest.java 

4、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。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。         参数 -esa 和 -dsa： 

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。 

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: 

setDefaultAssertionStatus: 

用于开启/关闭assertion功能 

　　setPackageAssertionStatus: 

用于开启/关闭某些包的assertion功能 

　　setClassAssertionStatus: 

用于开启/关闭某些类的assertion功能 

　　clearAssertionStatus： 

用于关闭assertion功能

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。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。 

另外，我们注意到AssertionError作为Error的一个子类，而不 是RuntimeException。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。

三、assertion与继承 

如果一个assert语句在父类，而当它的子类调用它时，该assert为false。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。因此，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，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。

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 : "paramerter is null in test method"; 

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:"Value should be bigger than 0:"+value; 

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():"balance is destoried"; 

五、补充

必须清楚AssertionError是继承自Error得，因此你可以不再程序中catch它的，当然你也可以在程序中catch它然后程序可以继续执行。

例如：public class AssertTest{ public static void main(String[] args) {  AssertTest at = new AssertTest();  try  {   at.assertMe(true);   at.assertMe(false);  }  catch(AssertionError ae)  {   System.out.println("AsseriontError catched");   }  System.out.println("go on");

 } 

 private  void assertMe(boolean boo) {  assert boo?true:false;   System.out.println("true condition"); }

}

Assert最好不要滥用，原因是assert并不一定都是enable的，下面两种情况就不应该用assert 不要再public的方法里面检查参数是不是为null之类的操作例如public int get(String s)   {       assert s != null;   }如果需要检查也最好通过if s = null 抛出NullPointerException来检查 不要用assert来检查方法操作的返回值来判断方法操作的结果   例如 assert list.removeAll();这样看起来好像没有问题 但是想想如果assert 被disable呢，那样他就不会被执行了 所以removeAll()操作就没有被执行  可以这样代替boolean boo = list.removeAl();assert boo;