Java 断言（Assertion）详解

1. 什么是断言？

在 Java 中，断言（Assertion）是一种用于在开发和测试阶段检查程序正确性的机制。断言使用 assert 关键字，当 assert 语句后面的条件为 false 时，会抛出 AssertionError 错误。

默认情况下，Java 运行时环境（JVM）不会启用断言，因此需要手动开启。

2. 如何启用断言？

由于断言默认是关闭的，我们需要在运行 Java 程序时手动开启断言功能。可以使用 -ea（enable assertions）选项来启用。

启用方式：

在命令行中使用以下命令运行 Java 程序：

java -ea Main

或者在 IDE（如 IntelliJ IDEA、Eclipse）中，可以在运行配置（Run Configurations）中添加 -ea 选项。

3. 断言的基本用法

3.1 基本断言

最简单的断言形式：

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

如果运行时开启了断言（-ea），该程序会抛出 AssertionError。

3.2 变量值的断言

可以用于检查变量的值：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        assert a > 10;
    }
}

如果 a 小于或等于 10，则程序会抛出 AssertionError。

3.3 带错误信息的断言

可以为断言添加自定义错误信息，方便调试：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        assert a > 10 : "变量 a 的值不符合要求";
    }
}

当断言失败时，会抛出 AssertionError 并输出错误信息：

Exception in thread "main" java.lang.AssertionError: 变量 a 的值不符合要求

4. 断言的应用场景

4.1 开发和测试阶段

• 断言适用于开发和测试阶段，用于检查程序的逻辑是否正确。

• 例如，检查方法参数是否符合预期，但不建议在生产环境使用。

public void setAge(int age) {
    assert age > 0 : "年龄必须是正数";
    this.age = age;
}

4.2 代码中的假设

• 断言可以用来表达代码中的假设，例如某个变量必须满足某种条件，否则表示程序逻辑可能存在问题。

public int divide(int a, int b) {
    assert b != 0 : "除数不能为零";
    return a / b;
}

5. 断言的局限性

• 不能替代异常处理：断言仅在调试时有效，不能用于正式业务逻辑中的错误处理。

• 默认是关闭的：JVM 默认不会执行断言，因此不能依赖断言来确保程序的正确性。

• 不能用于方法的输入校验：如果方法对外部调用开放，应该使用 IllegalArgumentException、IllegalStateException 等异常，而不是 assert。

public void setPrice(double price) {
    if (price <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("价格必须大于 0");
    }
    this.price = price;
}

6. 总结

• 断言是 Java 提供的一种调试工具，用于在开发和测试阶段检查程序的逻辑。

• 需要使用 -ea 选项手动启用断言。

• 断言适用于检查不应该发生的情况，不能替代异常处理。

• 生产环境中通常不会使用断言，而是使用异常进行错误处理。

掌握断言可以帮助我们更好地调试和提高代码的健壮性，但在实际开发中，要谨慎使用，确保其不会影响正式环境的程序运行。