Java中使用StackWalker和Stream API进行堆栈遍历

Z时代
2024-01-10
分类：综合

1.Java 9以前堆栈遍历

到目前为止，官方解决方案是获取当前线程并调用其getStackTrace()方法:


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

另一个智能解决方案涉及.抛出异常并从中提取堆栈跟踪信息。但是，无法操纵结果，它会立即打印出来：


new Exception().printStackTrace();

两种解决方案都存在同样的问题——它们都急切地捕获整个堆栈的快照，可不方便使用。

2. JEP-259: Stack-Walking API

JEP-259应该解决这些问题,而且确实如此。新的API提供了一种使用Stream API懒惰地遍历堆栈跟踪的便捷方法。

我们可以像这样轻松地创建StackWalker 实例：


StackWalker stack = StackWalker.getInstance();

此外，我们可以提供一些初始选项：


StackWalker = StackWalker.getInstance(StackWalker.Option.RETAIN_CLASS_REFERENCE);

如果我们想要遍历整个堆栈，那只需要调用forEach()方法:

stack.forEach(System.out::println);

3. StackWalker.StackFrame

如果我们查看Java 1.4的StackTraceElement——它几乎是一个包含有关声明类、方法名、类加载器名等的详细字符串信息。

StackWalker.StackFrame是一个更加类型安全友好的升级，在其上面提到了丰富的方法：

public Class<?> getDeclaringClass();

public MethodType getMethodType();

…甚至可这样:

public StackTraceElement toStackTraceElement();

4.示例

让我们将前面那些付诸实践，来创建一个简单的调用层次结构


（代码包和类名：com.nd.stackwalker. StackWalker）：
public static void main(String[] args) {
 foo();
}
private static void foo() {
 bar();
}
private static void bar() {
 java.lang.StackWalker
 .getInstance(java.lang.StackWalker.Option.RETAIN_CLASS_REFERENCE)
 .forEach(System.out::println);
}

如果我们在IDE中（jshell运行显示会不一样，这个它的处理模式有关）中运行它，结果将是（注意堆栈元素的顺序）：

com.nd.stackwalker.StackWalker.bar(StackWalker.java:22)

com.nd.stackwalker.StackWalker.foo(StackWalker.java:17)

com.nd.stackwalker.StackWalker.main(StackWalker.java:14)

5.高级特性

如果我们想利用惰性或帧过滤，我们可以使用另一个名为walk()的专用API方法，它允许我们使用Stream API来方便地遍历堆栈。在阅读本文时，您可能想象walk()方法只是返回一个Stream实例。事实并非如此。

实际的签名是：

public <T> T walk(Function<? super Stream<StackFrame>, ? extends T> function)

还有一个很好的理由使它成为这种方式——堆栈需要被冻结以便遍历它,并且这发生在walk()方法调用的范围内 - 所以使用基于函数接口的模板方法实现这一目标是有意义的。

即使你试图通过返回一个Stream实例来欺骗它，它也无法使用（自己试试看！）。

一旦我们知道了这个限制，我们只受我们的想象力和Stream API功能的约束。例如，我们可以优雅地跳过一些帧，然后挑选第一个遇到的帧：


java.lang.StackWalker
.getInstance(java.lang.StackWalker.Option.RETAIN_CLASS_REFERENCE)
.walk(s -> s.skip(1).limit(1).collect(Collectors.toList()))
.forEach(System.out::println);

// 结果如下：

com.nd.stackwalker.StackWalker.main(StackWalker.java:17)

6.完整代码清单


/*
*测试堆栈遍历
*/
package com.nd.stackwalker;
import java.util.stream.Collectors;
/**
*
* @author Solo Cui
*/
public class StackWalker {
public static void main(String[] args) {
 foo();
}
private static void foo() {
 java.lang.StackWalker
 .getInstance(java.lang.StackWalker.Option.RETAIN_CLASS_REFERENCE)
 .walk(s -> s.skip(1).limit(1).collect(Collectors.toList()))
 .forEach(System.out::println);//第一次运行，注释掉
 //bar();//第二次运行注释掉
}
private static void bar() {
 java.lang.StackWalker
 .getInstance(java.lang.StackWalker.Option.RETAIN_CLASS_REFERENCE)
 .forEach(System.out::println);
}
}