Eclipse 调试器：零距离接触实战技巧

调试的方法虽然千千万万，但归根结底，就是找到引发错误的代码。

Eclipse 调试器的目标是让程序员能对本地或远程程序进行错误侦测与诊断。

该调试器提供所有标准调试功能，包括进行单步执行、设置断点和值、检查变量和值以及暂挂和恢复线程的能力。

这篇文章主要讲述Eclipse调试器，包括Debug视图，断点的设置，Java代码的调试等等。

与一些理论性较强的文章相比，本文更注重实践，为读者提供更加使用的调试技巧。

Eclipse 调试器
Eclipse 平台的最大特色是插件化(Plugin)。

调试是任何程序员都无法回避的工作。

因此Eclipse的内置插件Java开发工具包(Java Development Toolkit，简称JDT)中集成了一个功能强大的Java调试器(Debugger)。

实际上，JDT是Eclipse工作平台(Eclipse Platform Workbench)的基础工具，除了调试器，还提供透视图、视图、编辑器、搜索等Eclipse基础功能。

由于Eclipse调试器采用了基于客户端/服务器的设计模式，远程应用的调试变得与本地一样简单。

其工作原理是，本地Eclipse工作平台充当调试的客户端，而远程应用所在的机器则充当了调试服务器的角色。

Debug 视图
Debug视图作为Eclipse调试器透视图的一部分，管理与程序调试相关的功能。

如图所示，Debug视图呈树状结构，每一个线程对应一树节点。

图中显示的是暂挂线程Main的调试堆栈帧结构。

作为标准的Java调试平台，Debug视图提供了许多执行控制命令(Execution Control Commands)，用于在程序中设置/取消断点，单步执行，暂挂与恢复线程。

以下是一些常用的执行控制命令：
1. Layout布局
Debug视图的布局与断点调试等主体功能相比，显得并不那么乍眼，因此也常被人忽略，不过Eclipse的魅力之一就是它的细节做的特别完美。

我们简单介绍一下Debug视图布局的特点，如图所示。

第一个特点是Automatic功能。

选择菜单选项Layout -> Automatic，可以实现Debug视图在树状模式与Breadrumb模式之间的自动互换。

相信很多编程人员都喜欢Breadrumb模式，向面包片一样，一层一层的，直观，醒目。

Layout菜单的第二个特点Breadrumb模式。

选择菜单选项Layout -> Breadcrumb，打开Breadrumb模式。

除此之外，选择菜单选项Layout ->
Auto-Expand Breadcrumb，可实现自动展开Breadrumb模式。

当选择下拉框时，可自动定位到暂挂线程的调试堆栈帧。

这个细节对于编程人员来说，也是非常的方便。

2. 调试启动停止等相关命令
Debug视图提供了诸多的启停控制命令，叫法上与其它的调试器可能稍微有些不同，具体如下：
启动调试视图：Eclipse提供三种方式来启动程序(Launch)的调试，分别是通过菜单(Run –> Debug)、图标(“绿色臭虫”)以及快捷键(F11)，在这一点上，与其他命令(例如Run)类似。

停止调试：Eclipse通过Terminate命令终止对本地程序的调试。

特别的，对于远程程序的调试，Eclipse使用Disconnect命令来终止与远程JVM的socket 连接。

前面我们谈到，Eclipse调试器采用了基于客户端/服务器的设计模式，本地Eclipse工作平台充当调试的客户端，而远程应用所在的JVM则充当了调试服务器的角色。

简单的说，Terminate命令终止本地调试，Disconnect命令终止远程调试。

Terminate/Disconnect All终止所有的调试，包括本地与远程。

重新启动调试：Eclipse通过Relaunch命令重新启动调试。

这里需要指出的是Relaunch支持两种重启动模式，一种是针对已经停止的程序调试，另一种是针对Active的当程序调试。

前者不难理解，效果上等同于Terminate+Launch。

后者的处理方式有些不同，效果上则等同于Launch一个新的Debug项。

实际上，针对后一种情况，我们通常采用Eclipse的Terminate and Relaunch命令来达到重启Debug的目的。

删除调试项：Eclipse支持针对多个程序的调试。

我们称每一项对应一个Debug Item。

Remove命令将某一个Debug Item从当前的Debug视图中删除。

不过，Remove命令只适用于已停止的Debug Item，而对于运行中的Debug Item，Eclipse提供了Terminate and Remove命令。

假如想停止并清除所有的Debug Item，则可以通过Terminate and Remove All命令。

此外，Eclipse还提供了Copy Stack命令或者快捷键Ctr+C，可将调试堆栈帧内容拷贝至剪贴板中，这样效果上就等同于“撤销”。

以上这些命令虽然有些琐碎，但是非常能反映Eclipse对细节的把握与控制。

3. 单步执行
相信任何调试人员对单步调试非常的熟悉。

Eclipse提供step into、step over、 step return三个命令来支持单步调试。

三者的具体区别是：step into(快捷键F5)就是单步执行，遇到子函数就进入并且继续单步执行;step over(快捷键F6)是在单步执行时，在函数内遇到子函数时不会进入子函数内单步执行，而是将子函数整个执行完再停止，也就是把子函数整个作为一步。

step return(快捷键F7)就是单步执行到子函数内时，用step return就可以执行完子函数余下部分，并返回到上一层函数。

说的通俗点就是，step into：进入子函数，step over：越过子函数，但子函数会执行，step return：跳出子函数。

此外，Eclipse还提供了Run to line(快捷键Ctr + R)功能，从开始处运行程序，到正在执行的断点暂停。

4. Drop to Frame
Drop to Frame功能虽然不属于单步调试的核心，但是该功能非常的适用，它为调试人员提供了调试回退的机会。

Drop to Frame可以重新跳到当前方法的开始处重新执行，并且所有上下文变量的值也相应回到初始时刻，如图所示。

5. Step Filters
当在你调试的时候，你只希望查看自己的代码，而不是从JDK或者是其他库中的代码，甚至是你也想屏蔽自己代码库中的框架部分代码。

针对这样的需求，Eclipse提供了逐步过滤器(Step Filters)选项指的是一直执行直到遇到未经过滤的位置或断点。

Step Filters功能由Use Step Filters，Edit Step Filters，Filter Type，Filter Package四项组成。

具体操作如下：
步骤 1： Windows -> Preferences -> Java -> Debug -> Step Filtering.
步骤 2：选择‘Use Step Filters’.
步骤 3：在屏幕上选中所需的选项。

你可以添加你自己代码库中的部分代码。

步骤 4：点击‘Apply’.
原理上，Edit Step Filter命令用于配置Step Filter规则，而Filter Type 与Filter Package分别指的是过滤的Java类型与Java Package，如图所示。

6. 声明选项
Open Declared Type命令会打开当前调试堆栈帧的类型声明编辑器。

而Open Declared Type Hierarchy则展现的是完整的层次结构，如图所示。

7. 线程的暂挂/恢复
Eclipse通过Suspend与Resume来支持线程的暂挂与恢复。

一般来讲，Suspend适用于多线程程序的调试，当需要查看某一个线程的堆栈帧及变量值时，我们可以通过Suspend命令将该线程暂挂。

Resume用于恢复。

有两种Resume 需要注意：第一是当在调试过程中修改程序代码，然后保存，点击Resume，此时程序会暂挂于断点。

第二是当程序抛出异常时，运行Resume，程序也会暂挂于断点。

8. Show Monitor命令
Show Monitor命令可实时显示变量的值。

举个例子，我们写一个简单的HelloWorld程序。

/**
* Hello World
*/
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
Line 11：Object mutex = new Object();
synchronized (mutex) {
System.out.println("Hello World!");
}
}
}
如图所示，Show Monitor对应的监视信息会以“钥匙”的形式出现在当前stack frame前面。

当前信号量的id为16。