41、Java 调试指南：从 SDK 到 IDE 的全面解析-优快云博客

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Java 调试指南：从 SDK 到 IDE 的全面解析

在 Java 开发过程中，调试是确保代码质量和解决问题的关键环节。本文将详细介绍使用 SDK 中的 jdb 进行调试，以及借助 NetBeans 和 JBuilder 等 IDE 进行调试的方法和技巧。

1. 使用 SDK 进行调试

1.1 线程与源路径设置

在控制台窗口中，利用其高亮行的功能，能轻松将 Web 应用程序名称与线程匹配起来。应用程序的线程 ID 十分重要，因为大多数命令都是以线程为中心的，即执行命令时必须指定线程 ID。 thread 命令可将某个线程设置为本次调试会话的默认线程。

若要在应用程序运行时查看部分源代码，需设置源文件路径。可通过 sourcepath 命令行选项在命令行设置源路径；若无法直接访问命令行（如在 Servlet 引擎中），则可在调试器启动后使用 sourcepath 调试命令来设置。

1.2 断点与单步执行

断点可在方法级别、行号处或针对未捕获的异常进行设置。设置断点可使用 stop in 、 stop at 或 catch 命令。建议在应用程序执行前设置断点。

运行 Servlet 引擎（使用 run 命令）后，可通过浏览器访问 Web 应用程序并与之交互，直至到达包含断点的类。此时，应用程序将停止，可使用 list 命令查看断点发生的上下文。

应用程序停止后，可使用 step 命令进入下一行代码，若当前行有方法调用则进入方法内部；若不想进入方法，可使用 next 命令。若未设置默认线程， step 和 next 可能会将执行上下文切换到 Servlet 引擎的其他 Web 应用程序或其自身代码中，使用 thread 命令可将执行上下文保持在当前线程。

单步执行代码后，使用 cont 命令可全速继续执行，直到遇到下一个断点。运行调试器时需留意浏览器，若执行的代码完成了请求，调试器将不再停止在某个线程，而是等待用户进行可调试的操作。

1.3 访问变量

调试器在断点处停止时，需访问变量值以了解应用程序的运行情况。 locals 命令可打印当前线程作用域内的局部变量值，显示基本类型的值和对象引用的类类型。若要进一步查看对象引用的详细信息，可使用 dump 命令，它能让你访问变量和字段的更多细节。

dump 命令还支持使用表达式，可使用任何合法的 Java 表达式，最终返回一个字符串表示的值。即使返回对象引用，调试器也能调用其 toString() 方法。

1.4 有效使用 jdb

以下是使用 jdb 进行调试会话的步骤：
1. 使用调试标志启动 Servlet 引擎，可通过命令行选项或编辑启动配置文件来实现。
2. 调试器初始化完成后，使用 sourcepath 或 use 命令指向项目的源代码根路径。
3. 在方法、行号或异常处设置一个或多个断点。
4. 使用 run 命令运行 Servlet 引擎。
5. 通过 threads 命令确定应用程序的线程 ID。
6. 使用 thread 命令将该线程 ID 设置为默认线程。
7. 通过浏览器调用应用程序并与之交互，直到触发断点。
8. 使用 step 和/或 next 单步执行代码。
9. 使用 dump 、 locals 和 eval 分析变量。
10. 若需要对源文件进行小改动并测试，可修改文件、重新编译，然后使用 redefine 命令将新类加载到内存。
11. 使用 cont 命令继续执行应用程序直到下一个断点。
12. 重复上述步骤，直到应用程序无错误。

虽然 jdb 能提供大部分调试信息，但由于其命令行操作的性质，使用起来较为繁琐。不过，熟悉它的使用可能会在某些情况下发挥重要作用。

2. 使用 IDE 进行调试

2.1 使用 NetBeans 进行调试

NetBeans 是一个开源的 Java IDE，可从 www.netbeans.org 下载。它的代码基础源于 Forte for Java，经过大量修改后成为 SunONE Studio 的基础。NetBeans 具有模块化特点，有多种插件可安装，部分插件可增强其 Web 开发和调试支持，如支持 JSP 调试。

启动调试器 ：要在 NetBeans 中调试 Web 项目，需先将应用程序导入到 NetBeans IDE 中，然后创建一个指向项目 Web 应用程序文档根目录的 Web 模块。选择调试 Web 项目时，NetBeans 会自动在环境中启动 Tomcat，应用程序运行后会切换到调试视图。
调试视图 ：NetBeans 调试环境可自定义。左侧是各种视图的属性表，顶部按钮可切换属性表的显示与隐藏，可查看会话、线程、调用栈、局部变量、综合信息、监视、加载的类、断点和属性等信息。右侧显示源代码，底部右侧显示 Tomcat 的输出信息。顶部右侧的工具栏按钮可控制代码执行，如单步跳过、单步进入、单步跳出和继续执行，还可添加新的断点和监视。
监视功能 ：NetBeans 允许为变量和表达式设置监视。启用 “Watches” 按钮后，监视信息会显示在左侧面板，显示变量的名称、类型和值。对于基本类型和字符串，显示实际值；对于对象，显示对应对象实例的标识符，可用于判断两个对象是否指向同一内存位置。左侧的工具栏按钮可指定要查看的变量方面，还可设置仅显示特定作用域的变量并限制对超类引用的查看。
局部变量查看 ：若只想查看变量或字段的当前值，可将鼠标光标移到编辑器中的变量上并暂停，即可显示其值；也可查看左侧专门的局部变量面板。
断点设置 ：在 NetBeans 中，可通过点击编辑器代码行旁边的空白处设置断点，断点会以高亮行显示。NetBeans 支持在 JSP 页面设置断点，还能查看生成的 Servlet 中对应的代码行，双击可跳转到该代码。
其他工具 ：NetBeans 还包含一个名为 HttpMonitor 的工具，可显示运行应用程序的 HTTP 相关信息，如 Cookie、Servlet 引擎维护的变量值等。调试 Web 应用程序时该工具会自动启动，也可从 “Tools” 菜单中选择。

使用 NetBeans 调试应用程序比使用命令行的 jdb 调试器更方便，它将信息整合在一起，操作更直观。借助支持 Web 开发的插件，NetBeans 是开发和调试 Web 应用程序的良好环境，是调试任务较好的开源 IDE 之一。

以下是 NetBeans 调试的操作流程：

graph LR
    A[导入项目到 NetBeans] --> B[创建 Web 模块]
    B --> C[选择调试 Web 项目]
    C --> D[NetBeans 启动 Tomcat]
    D --> E[切换到调试视图]
    E --> F[设置断点、监视等]
    F --> G[通过浏览器访问应用程序触发断点]
    G --> H[使用调试工具分析代码]

2.2 使用 JBuilder 进行调试

Borland 的 JBuilder 被广泛认为是优秀的 Java 开发环境，也是市场上出色的开发 IDE 之一。企业版价格较高，社区版不支持 Web 开发和调试，因此这里使用企业版进行介绍。

项目设置 ：与其他 IDE 一样，需先为应用程序建立上下文。在 JBuilder 中，通过项目来实现，项目封装了应用程序使用的路径（源路径、类路径等），还可指定目标 VM。此外，项目允许建立 “库”，即包含类的根目录或 JAR 文件，JBuilder 会将项目的库对应的类添加到编译器和 VM 的类路径中。
应用服务器支持 ：JBuilder 支持多种应用服务器和 Servlet 引擎，可在 “Project Properties” 对话框中指定要使用的服务器。它能让项目在不同应用服务器下运行，且互不干扰。若使用 JBuilder 原生不支持的 Servlet 引擎或应用程序，可在项目属性中指定运行上下文，每个项目可有无限个运行时配置，可指定主类、参数和其他执行信息。要让 JBuilder 运行不支持的应用服务器，需知道服务器的启动类名和所需参数。
以 JRun 为例 ：截至目前，Macromedia 的 JRun 服务器未被 JBuilder 原生支持。要使用 JRun 设置 Web 应用程序进行调试，需 JRun 库、主 JRun 类名和应用程序的启动参数。将 JRun 库包含在项目属性中，打开 “Runtime Configuration Properties” 对话框进行设置。还需创建一个停止服务器的运行时配置，与启动配置的区别仅在于包含 stop 标志而非 start 。

JBuilder 的灵活性是其重要特点，它能在现有框架基础上进行扩展，支持超出开发团队内置功能的能力。

JRun 配置信息如下表所示：
| 配置项 | 值 |
| ---- | ---- |
| JRun 库目录（用于创建 JBuilder 库） | {jrun.home}\lib |
| 主类 | jrunx.kernel.JRun |
| 应用程序参数：启动并指定服务器 | -start emotherearth |

以下是 JBuilder 调试的操作流程：

graph LR
    A[创建 JBuilder 项目] --> B[设置项目路径和目标 VM]
    B --> C[指定应用服务器]
    C --> D[若使用非原生支持服务器，设置运行上下文]
    D --> E[设置启动和停止配置]
    E --> F[启动调试]
    F --> G[设置断点并调试应用程序]

综上所述，无论是使用 SDK 中的 jdb 进行命令行调试，还是借助 NetBeans 和 JBuilder 等 IDE 进行可视化调试，都有各自的特点和优势。开发者可根据实际需求和场景选择合适的调试工具和方法，以提高开发效率和代码质量。

3. 调试工具对比分析

为了帮助开发者更好地选择适合自己的调试工具，下面对 jdb、NetBeans 和 JBuilder 进行详细的对比分析。

调试工具	优点	缺点	适用场景
jdb	- 作为 Java 开发工具包的一部分，无需额外安装，保证了在任何 Java 开发环境中都能使用。 - 可以深入了解调试的底层机制，对于学习和理解 Java 调试原理有很大帮助。	- 命令行操作方式，需要记忆大量的命令，操作复杂，容易出错。 - 界面不够直观，信息展示不够友好，调试效率较低。	- 对调试原理有深入学习需求的开发者。 - 开发环境受限，只能使用命令行进行调试的场景。
NetBeans	- 开源免费，降低了开发成本。 - 模块化设计，支持丰富的插件，可扩展性强，能满足不同的开发和调试需求。 - 调试界面友好，操作直观，易于上手。	- 对于一些复杂的调试场景，性能可能不如专业的商业调试工具。	- 开源项目开发，尤其是 Web 应用开发。 - 初学者和小型项目开发，希望快速上手调试工具。
JBuilder	- 功能强大，支持多种应用服务器和 Servlet 引擎，灵活性高。 - 商业级产品，稳定性和性能有保障。 - 提供丰富的调试功能和工具，能满足复杂项目的调试需求。	- 企业版价格较高，增加了开发成本。 - 学习曲线较陡，对于初学者来说，掌握其全部功能需要花费一定的时间和精力。	- 大型商业项目开发，对调试功能和性能有较高要求。 - 需要在多种应用服务器环境下进行调试的场景。

4. 调试技巧与最佳实践

在调试过程中，掌握一些技巧和最佳实践可以提高调试效率，更快地定位和解决问题。

4.1 合理设置断点

选择合适的位置 ：在关键代码段、可能出现问题的代码行或方法入口处设置断点。例如，在进行数据处理、文件读写、网络请求等操作的代码前设置断点，便于检查输入参数和中间结果。
使用条件断点 ：当满足特定条件时才触发断点，避免不必要的中断。例如，在循环中，只在某个变量的值满足特定条件时才暂停程序执行。

4.2 利用日志信息

添加日志输出 ：在代码中适当添加日志信息，记录关键步骤和变量的值。日志可以帮助你在调试前了解程序的执行流程和状态，缩小问题的范围。
使用日志级别 ：根据不同的调试需求，设置不同的日志级别。例如，在开发阶段可以将日志级别设置为 DEBUG，输出详细的调试信息；在生产环境中，将日志级别设置为 INFO 或 ERROR，只记录重要的信息。

4.3 分析调用栈

查看调用栈信息 ：当程序在断点处停止时，查看调用栈可以了解方法的调用顺序和层次关系。通过分析调用栈，可以找出问题发生的上下文和可能的原因。
定位问题方法 ：从调用栈中可以快速定位到问题所在的方法，然后深入该方法进行调试。

4.4 多线程调试

确定线程 ID ：在多线程应用程序中，使用 threads 命令确定当前应用程序的线程 ID，并将其设置为默认线程，避免在调试过程中跳转到其他线程的代码。
同步调试 ：对于多线程并发问题，可以使用同步机制（如锁）来控制线程的执行顺序，便于调试。

5. 总结与展望

调试是 Java 开发过程中不可或缺的环节，选择合适的调试工具和掌握有效的调试技巧可以大大提高开发效率和代码质量。jdb 适合深入学习调试原理和在受限环境下使用；NetBeans 以其开源免费和友好的界面，成为开源项目和初学者的首选；JBuilder 则凭借其强大的功能和灵活性，适用于大型商业项目。

随着 Java 技术的不断发展，调试工具也在不断演进。未来的调试工具可能会更加智能化，能够自动分析代码中的潜在问题，并提供更精准的调试建议。同时，调试工具与开发环境的集成也将更加紧密，为开发者提供更加便捷、高效的调试体验。

在实际开发中，开发者应根据项目的规模、复杂度和自身的需求，灵活选择调试工具和方法。不断积累调试经验，掌握更多的调试技巧，才能在面对各种复杂的问题时游刃有余，确保项目的顺利进行。

graph LR
    A[选择调试工具] --> B{项目规模和复杂度}
    B -->|小型项目| C[NetBeans]
    B -->|大型商业项目| D[JBuilder]
    B -->|学习调试原理或受限环境| E[jdb]
    C --> F[使用 NetBeans 调试技巧]
    D --> G[使用 JBuilder 调试技巧]
    E --> H[使用 jdb 调试技巧]
    F --> I[提高开发效率和代码质量]
    G --> I
    H --> I

希望本文能为 Java 开发者在调试方面提供有价值的参考，帮助大家更好地应对开发过程中的各种挑战。