使用中斷點進行偵錯

1. 事前準備

到目前為止，大多數的新手開發人員可能已經會使用記錄陳述式進行偵錯。完成單元 1 後，您將學到如何解讀堆疊追蹤和研究錯誤訊息。雖然這兩種工具都是功能強大的偵錯工具，但現代 IDE 提供更多功能，讓您的偵錯流程更有效率。

在本課程中，您將瞭解 Android Studio 整合的偵錯工具、如何暫停執行應用程式，以及一次執行單行程式碼，找出錯誤的確切來源。此外，您將學會如何使用一項稱為「Watches」的功能以及如何追蹤特定變數，而不必新增特定的記錄陳述式。

必要條件

您已瞭解如何在 Android Studio 中瀏覽專案。
熟悉 Kotlin 記錄功能。

課程內容

如何將偵錯工具附加到運作中的應用程式。
使用中斷點來暫停執行中的應用程式，逐行檢查程式碼。
將條件運算式加入中斷點以節省偵錯時間。
在「Watches」窗格中新增變數，以輔助偵錯。

軟硬體需求

已安裝 Android Studio 的電腦。

2. 建立新專案

我們不會一開始就對複雜的大型應用程式進行偵錯，而是會從空白專案著手並介紹一些錯誤程式碼，藉此展示 Android Studio 中的偵錯工具。

建立新的 Android Studio 專案，即可開始使用。

在「Select a Project Template」(選取專案範本) 畫面中選擇「Blank Activity」(空白活動)。

將應用程式命名為「Debugging」，接著確認語言已設為 Kotlin，其他項目則保持不變。

系統將開啟一項新的 Android Studio 專案，並顯示一個名為 MainActivity.kt 的檔案。

回報錯誤

還記得單元 1 中偵錯課程的除以零範例嗎？在迴圈的最終疊代中，應用程式嘗試執行除以零時，因為不可能除以零，因此應用程式當機，並彈出 java.langArithmeticException。藉由檢查堆疊追蹤找出該錯誤並予以解決，並且使用記錄陳述式驗證該假設。

由於您已經熟悉那個範例，因此將用於示範中斷點的使用方式。中斷點會逐行處理程式碼，不必先新增記錄陳述式或重新執行應用程式。

開啟 MainActivity.kt，並將程式碼替換為以下程式碼：

package com.example.myapplication

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import android.os.Bundle

public val TAG = "MainActivity"

class MainActivity : AppCompatActivity() {

   override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
       super.onCreate(savedInstanceState)
       setContentView(R.layout.activity_main)
       division()
   }

   fun division() {
       val numerator = 60
       var denominator = 4
       repeat(5) {
           Log.v(TAG, "${numerator / denominator}")
           denominator--
       }
   }

}

執行應用程式。觀察應用程式是否如預期當機。

3. 透過中斷點進行偵錯

瞭解記錄功能後，您已學會如何有策略地放置記錄，以便識別錯誤及驗證問題是否已修正。然而，在面對並非您導入的錯誤時，我們未必能明確得知要將記錄陳述式放置在何處，或是要輸出哪些變數。通常，您只能在執行階段找到這項資訊。

fun division() {
    val numerator = 60
    var denominator = 4
    repeat(5) {
        Log.v(TAG, "${numerator / denominator}")
        denominator--
    }
}

此時，中斷點就能發揮功效。即使您已根據堆疊追蹤中的資訊大致推斷出造成錯誤的原因，您仍可在某行程式碼新增中斷點做為停止訊號。一旦觸及中斷點，系統就會暫停執行程式碼，讓您可以在執行階段使用其他偵錯工具，以便詳細瞭解實際情況並判斷問題。

附加偵錯工具

Android Studio 會在背景使用名為 Android Debug Bridge (ADB) 的工具。這項指令列工具已整合至 Android Studio，可為執行中的應用程式提供中斷點等偵錯功能。進行偵錯的工具通常稱為偵錯工具。

如要將偵錯工具用於或附加至應用程式，您無法像往常一樣依序點選「Run」(執行) >「Run」(執行) 執行應用程式，而是改為「Run」(執行) >「Debug 'app'」(對「應用程式」進行偵錯)。

在專案中新增中斷點

請執行下列步驟，觀察中斷點的實際運作情形：

找到您希望中斷動作的行號，點選旁邊的空白以新增中斷點。行號旁邊會出現一個點，且該行程式碼會醒目顯示。

利用「Run」(執行) >「Debug 'app'」(對「應用程式」進行偵錯) 或工具列中的圖示，執行附有偵錯工具的應用程式。應用程式啟動後，您會看到像這樣的畫面：

一旦啟動應用程式，系統會醒目顯示有效的中斷點。

先前已開啟 Logcat 視窗的某個畫面底部已開啟「Debug」分頁。

左側是函式清單，與堆疊追蹤中顯示的清單相同。右側是一個窗格，可讓您查看目前函式 (即 division()) 中個別變數的值。您也可以透過頂端的按鈕，在程式暫停執行期間進行瀏覽。最常用的按鈕是「Step Over」(不進入)，用來執行醒目顯示的單行程式碼。

請按照下列步驟操作，對程式碼進行偵錯：

到達中斷點後，第 19 行 (宣告 numerator 變數) 會醒目顯示，但尚未執行。使用「Step Over」(不進入) 按鈕執行第 19 行。現在將醒目顯示第 20 行。

在第 22 行設定中斷點。這就是發生除法的位置，也是堆疊追蹤回報例外狀況的一行。

使用「Debug」(偵錯) 視窗左側的「Resume Program」(繼續執行程式) 按鈕，前往下一個中斷點。執行 division() 函式的其餘部分。

請注意，執行作業在第 17 行停止，未執行該行。

每個變數 numerator 和 denominator 的值會顯示在其宣告旁邊。變數值會顯示在「Variables」分頁的偵錯視窗中。

再按下「Debug」(偵錯) 視窗左側的「Resume Program」(繼續執行程式) 按鈕四次。每次迴圈暫停時觀察 numerator 和 denominator 的值。在最後一個疊代作業中，numerator 應為 60，而 denominator 應為 0。然而將 60 除以 0 並不符合數學規則！

這樣一來，您就能得知造成錯誤的確切程式碼行，並瞭解確切原因。和先前一樣，只要將程式碼重複的次數從 5 變更為 4，即可修正錯誤。

fun division() {
    val numerator = 60
    var denominator = 4
    repeat(4) {
        Log.v(TAG, "${numerator / denominator}")
        denominator--
    }
}

4. 設定中斷點條件

在上一節中，您必須逐一檢查疊代迴圈，直到分母為 0。在較為複雜的應用程式中，如果您的錯誤資訊較少，可能會很繁瑣。不過，如果您有一個假設 (例如，應用程式只有在分母為零時才會異常終止)，則可以修改中斷點，限制只有在符合假設時才會觸及中斷點，這樣就不必逐一檢查迴圈疊代。

如有需要，請在重複迴圈中將 4 變更為 5，以重新回報錯誤。

repeat(4) {
    ...
}

在含有 repeat 陳述式的行上放置新的中斷點。

在紅色中斷點圖示上按一下滑鼠右鍵。選單會顯示數個選項，例如是否已啟用中斷點。停用的中斷點仍然存在，但不會在執行階段觸發。您也可以選擇新增 Kotlin 運算式，如果運算結果為 True，就會觸發中斷點。例如，如果使用 denominator > 3 運算式，則只有在初次疊代迴圈時，才會觸發中斷點。如果只想在應用程式可能除以零時觸發中斷點，請將運算式設為 denominator == 0。中斷點的選項會如下所示：