解析Java异常的栈轨迹及其相关方法

一.打印栈轨迹的方法
主动调用Throwable对象的printStackTrace()=printStackTrace(System.err)，printStackTrace(PrintStream)，printStackTrace(PrintWriter)中的其中一个。
如果一个Exception没有被处理，直接在main方法后面throws，程序退出前将调用异常的printStackTrace()方法，最终是Exception in thread "main" + printStackTrace()

二.栈轨迹
1、printStackTrace()

　　首先需要明确，这个方法并不是来自于Exception类。Exception类本身除了定义了几个构造器之外，所有的方法都是从其父类继承过来的。而和异常相关的方法都是从java.lang.Throwable类继承过来的。而printStackTrace()就是其中一个。

　　这个方法会将Throwable对象的栈轨迹信息打印到标准错误输出流上。输出的大体样子如下：

java.lang.NullPointerException
     at MyClass.mash(MyClass.java:9)
     at MyClass.crunch(MyClass.java:6)
     at MyClass.main(MyClass.java:3)

　　输出的第一行是toString()方法的输出，后面几行的内容都是之前通过fillInStackTrace()方法保存的内容。关于这个方法，我们后面会讲。

　　下面看一个例子：

public class TestPrintStackTrace {
  public static void f() throws Exception{
    throw new Exception("出问题啦！");
  }
  public static void g() throws Exception{
    f();
  }
  public static void main(String[] args) {
    try {
      g();
    }catch(Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

　　这个例子的输出如下：

java.lang.Exception: 出问题啦！
  at TestPrintStackTrace.f(TestPrintStackTrace.java:3)
  at TestPrintStackTrace.g(TestPrintStackTrace.java:6)
  at TestPrintStackTrace.main(TestPrintStackTrace.java:10)

　　在这个例子中，在方法f()中抛出异常，方法g()中调用方法f()，在main方法中捕获异常，并且打印栈轨迹信息。因此，输出依次展示了f—>g—>main的过程。

　　2、getStackTrace()方法

　　这个方法提供了对printStackTrace()方法所打印信息的编程访问。它会返回一个栈轨迹元素的数组。以上面的输出为例，输出的第2-4行每一行的内容对应一个栈轨迹元素。将这些栈轨迹元素保存在一个数组中。每个元素对应栈的一个栈帧。数组的第一个元素保存的是栈顶元素，也就是上面的f。最后一个元素保存的栈底元素。

　　下面是一个使用getStackTrace()访问这些轨迹栈元素并打印输出的例子：

public class TestPrintStackTrace {
  public static void f() throws Exception{
    throw new Exception("出问题啦！");
  }
  public static void g() throws Exception{
    f();
  }
  public static void main(String[] args) {
    try {
      g();
    }catch(Exception e) {
      e.printStackTrace();
      System.out.println("------------------------------");
      for(StackTraceElement elem : e.getStackTrace()) {
        System.out.println(elem);
      }
    }
  }
}

　　这样的输出和printStackTrace()的输出基本上是一样的，如下：

java.lang.Exception: 出问题啦！
  at TestPrintStackTrace.f(TestPrintStackTrace.java:3)
  at TestPrintStackTrace.g(TestPrintStackTrace.java:6)
  at TestPrintStackTrace.main(TestPrintStackTrace.java:10)
TestPrintStackTrace.f(TestPrintStackTrace.java:3)
TestPrintStackTrace.g(TestPrintStackTrace.java:6)
TestPrintStackTrace.main(TestPrintStackTrace.java:10)

三.fillInStackTrace方法
native fillInStackTrace()方法将返回一个Throwable对象，它是通过把当前调用栈信息填入原来那个异常对象儿建立的，所以返回的还是原来的异常。
调用此方法的那一行将成为异常新的发生地，有关原来异常发生点的信息会丢失。它的效果等价于捕获一个异常后，重新抛出另外一种异常。两者不同的是，fillInStackTrace后的异常还是原来的异常(只是少了栈轨迹而已)；而重新抛出一个异常的话，完全跟原异常信息无关了(当然也没有栈轨迹)。

package com.jyz.study.jdk.exception; 

/**
 * 栈轨迹
 * fillInStackTrace
 * @author JoyoungZhang@gmail.com
 *
 */
public class FillInStackTrace { 

  public static void main(String[] args) throws Exception {
  test1();
  } 

  private static void test1() throws Exception{
  try{
    test2();
  }catch(NullPointerException ex){
//1   throw (Exception)ex.fillInStackTrace();
//2   throw new Exception();
  }
  } 

  private static void test2(){
  test3();
  } 

  private static void test3(){
  throw new NullPointerException("str is null");
  } 

}

1和2的异常栈信息均如图：

不同的是this本身的信息，控制台第一行打印的就是this。
1的栈信息

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: str is null
  at com.jyz.study.jdk.exception.FillInStackTrace.test1(FillInStackTrace.java:20)
  at com.jyz.study.jdk.exception.FillInStackTrace.main(FillInStackTrace.java:13)

2的栈信息

Exception in thread "main" java.lang.Exception
  at com.jyz.study.jdk.exception.FillInStackTrace.test1(FillInStackTrace.java:21)
  at com.jyz.study.jdk.exception.FillInStackTrace.main(FillInStackTrace.java:13)