让我们假设您要编写一个控制核电站的程序。很明显，即使是最微小的错误也可能导致灾难性的结果，因此您的代码必须是无bug的(为了论证，假设JVM是无bug的)。

Java不是一种可验证的语言，这意味着:你不能计算出你的操作结果会是完美的。这样做的主要原因是指针:它们可以指向任何地方，也可以指向任何地方，因此它们不能被计算为这个确切的值，至少在合理的代码范围内不能。对于这个问题，没有办法证明您的代码在整体上是正确的。但你能做的是证明你至少能在bug发生时找到它。

此思想基于契约式设计(Design-by-Contract, DbC)范式:首先定义(具有数学精度)您的方法应该做什么，然后在实际执行期间通过测试来验证这一点。例子:

// Calculates the sum of a (int) + b (int) and returns the result (int).
int sum(int a, int b) {
  return a + b;
}

虽然这很明显可以正常工作，但大多数程序员不会看到其中隐藏的bug(提示:Ariane V因为类似的bug而崩溃)。现在DbC定义您必须始终检查函数的输入和输出，以验证它是否正确工作。Java可以通过断言来做到这一点:

// Calculates the sum of a (int) + b (int) and returns the result (int).
int sum(int a, int b) {
    assert (Integer.MAX_VALUE - a >= b) : "Value of " + a + " + " + b + " is too large to add.";
  final int result = a + b;
    assert (result - a == b) : "Sum of " + a + " + " + b + " returned wrong sum " + result;
  return result;
}

如果这个函数现在失败了，您会注意到它。你会知道你的代码中有问题，你知道它在哪里，你知道是什么引起的(类似于异常)。更重要的是:当它发生时停止正确执行，以防止任何进一步的代码使用错误的值，并可能对它所控制的任何东西造成损害。

Java异常是一个类似的概念，但它们不能验证所有内容。如果需要更多的检查(以降低执行速度为代价)，则需要使用断言。这样做会使代码膨胀，但最终可以在短得惊人的开发时间内交付产品(越早修复bug，成本就越低)。此外，如果代码中有任何错误，您将检测到它。不可能出现漏洞并在以后引起问题。

这仍然不能保证代码没有错误，但它比通常的程序更接近于这一点。

下面是最常见的用例。假设你正在打开一个枚举值:

switch (fruit) {
  case apple:
    // do something
    break;
  case pear:
    // do something
    break;
  case banana:
    // do something
    break;
}

只要你处理每一个案子，就没问题。但是有一天，有人会把fig添加到你的枚举中，而忘记把它添加到你的switch语句中。这将产生一个难以捕捉的错误，因为直到您离开switch语句后才会感受到其影响。但是如果你像这样写开关，你可以立即捕获它:

switch (fruit) {
  case apple:
    // do something
    break;
  case pear:
    // do something
    break;
  case banana:
    // do something
    break;
  default:
    assert false : "Missing enum value: " + fruit;
}

Assert是一个关键字。它在JDK 1.4中引入。这是两种类型的断言

非常简单的断言语句 简单的断言语句。

默认情况下，所有assert语句都不会被执行。如果assert语句接收到false，则它将自动引发断言错误。

断言是用于捕获代码中的错误的开发阶段工具。它们被设计为易于删除，因此它们不会存在于生产代码中。因此断言不是您交付给客户的“解决方案”的一部分。它们是内部检查，以确保你所做的假设是正确的。最常见的例子是测试是否为空。很多方法都是这样写的:

void doSomething(Widget widget) {
  if (widget != null) {
    widget.someMethod(); // ...
    ... // do more stuff with this widget
  }
}

在这样的方法中，小部件通常不应该是空的。所以如果它是空的，在你的代码中有一个bug，你需要追踪。但是上面的代码永远不会告诉你这一点。因此，在编写“安全”代码的善意努力中，您也隐藏了一个错误。这样写代码会更好:

/**
 * @param Widget widget Should never be null
 */
void doSomething(Widget widget) {
  assert widget != null;
  widget.someMethod(); // ...
    ... // do more stuff with this widget
}

这样，您一定能尽早发现这个错误。(在合同中指定这个参数永远不应该为空也是有用的。)在开发过程中测试代码时，一定要打开断言。(说服你的同事这样做通常也很困难，我觉得这很烦人。)

现在，您的一些同事会反对这段代码，认为您仍然应该放入null检查，以防止生产中出现异常。在这种情况下，断言仍然有用。你可以这样写:

void doSomething(Widget widget) {
  assert widget != null;
  if (widget != null) {
    widget.someMethod(); // ...
    ... // do more stuff with this widget
  }
}

这样，您的同事就会高兴地看到产品代码有空检查，但在开发过程中，当小部件为空时，您就不再隐藏错误了。

这里有一个真实的例子:我曾经写过一个方法，比较两个任意值是否相等，其中任何一个值都可以为空:

/**
 * Compare two values using equals(), after checking for null.
 * @param thisValue (may be null)
 * @param otherValue (may be null)
 * @return True if they are both null or if equals() returns true
 */
public static boolean compare(final Object thisValue, final Object otherValue) {
  boolean result;
  if (thisValue == null) {
    result = otherValue == null;
  } else {
    result = thisValue.equals(otherValue);
  }
  return result;
}

这段代码在thisValue不为空的情况下委托equals()方法的工作。但它假设equals()方法通过正确处理空参数正确地实现了equals()的契约。

一位同事反对我的代码，告诉我我们的许多类都有不测试null的equals()方法，所以我应该把这个检查放到这个方法中。这是否是明智的，或者我们是否应该强制错误，这样我们就可以发现并修复它，这是有争议的，但我听从了我同事的意见，放入了一个空检查，我已经标记了一个注释:

public static boolean compare(final Object thisValue, final Object otherValue) {
  boolean result;
  if (thisValue == null) {
    result = otherValue == null;
  } else {
    result = otherValue != null && thisValue.equals(otherValue); // questionable null check
  }
  return result;
}

这里的额外检查other != null仅在equals()方法不能按照其契约要求检查null时才有必要。

我没有与同事就让有bug的代码留在代码库中是否明智进行毫无结果的争论，而是简单地在代码中放入了两个断言。这些断言会让我知道，在开发阶段，如果我们的一个类不能正确地实现equals()，所以我可以修复它:

public static boolean compare(final Object thisValue, final Object otherValue) {
  boolean result;
  if (thisValue == null) {
    result = otherValue == null;
    assert otherValue == null || otherValue.equals(null) == false;
  } else {
    result = otherValue != null && thisValue.equals(otherValue);
    assert thisValue.equals(null) == false;
  }
  return result;
}

需要记住的要点如下:

Assertions are development-phase tools only. The point of an assertion is to let you know if there's a bug, not just in your code, but in your code base. (The assertions here will actually flag bugs in other classes.) Even if my colleague was confident that our classes were properly written, the assertions here would still be useful. New classes will be added that might fail to test for null, and this method can flag those bugs for us. In development, you should always turn assertions on, even if the code you've written doesn't use assertions. My IDE is set to always do this by default for any new executable. The assertions don't change the behavior of the code in production, so my colleague is happy that the null check is there, and that this method will execute properly even if the equals() method is buggy. I'm happy because I will catch any buggy equals() method in development.

此外，您应该通过放入一个将失败的临时断言来测试断言策略，这样您就可以确定通过日志文件或输出流中的堆栈跟踪来通知您。

断言允许检测代码中的缺陷。您可以打开断言进行测试和调试，而在程序处于生产状态时关闭断言。

既然你知道它是真的，为什么还要坚持呢?只有当一切都正常工作时，这才是正确的。如果程序有一个缺陷，它实际上可能不是真的。在过程早期检测到这一点可以让您知道哪里出了问题。

assert语句包含此语句以及可选的String消息。

assert语句的语法有两种形式:

assert boolean_expression;
assert boolean_expression: error_message;

下面是一些基本规则，它们控制着断言应该在哪里使用，不应该在哪里使用。断言应该用于:

验证私有方法的输入参数。不是公共方法。当传递坏参数时，公共方法应该抛出常规异常。 在程序的任何地方来确保一个事实的有效性，而这个事实几乎肯定是正确的。

例如，如果你确定它只会是1或2，你可以使用这样的断言:

...
if (i == 1)    {
    ...
}
else if (i == 2)    {
    ...
} else {
    assert false : "cannot happen. i is " + i;
}
...

在任何方法结束时验证后置条件。这意味着，在执行业务逻辑之后，您可以使用断言来确保变量或结果的内部状态与您所期望的一致。例如，打开套接字或文件的方法可以在末尾使用断言来确保确实打开了套接字或文件。

断言不应该用于:

验证公共方法的输入参数。由于断言可能并不总是被执行，因此应该使用常规异常机制。 对用户输入的内容验证约束。同上。 不应用于副作用。

例如，这不是一个正确的用法，因为断言在这里被用于调用doSomething()方法的副作用。

public boolean doSomething() {
...    
}
public void someMethod() {       
assert doSomething(); 
}

唯一可以证明这一点的情况是，当你试图找出断言是否在你的代码中启用时:

boolean enabled = false;    
assert enabled = true;    
if (enabled) {
    System.out.println("Assertions are enabled");
} else {
    System.out.println("Assertions are disabled");
}

在Java中assert关键字是做什么的?

让我们看看编译后的字节码。

我们将得出结论:

public class Assert {
    public static void main(String[] args) {
        assert System.currentTimeMillis() == 0L;
    }
}

生成几乎完全相同的字节码:

public class Assert {
    static final boolean $assertionsDisabled =
        !Assert.class.desiredAssertionStatus();
    public static void main(String[] args) {
        if (!$assertionsDisabled) {
            if (System.currentTimeMillis() != 0L) {
                throw new AssertionError();
            }
        }
    }
}

其中Assert.class.desiredAssertionStatus()在命令行传递-ea时为true，否则为false。

我们使用System.currentTimeMillis()来确保它不会被优化掉(assert true;所做的那样)。

合成字段生成后，Java只需要在加载时调用Assert.class.desiredAssertionStatus()一次，然后将结果缓存到那里。参见:“静态合成”是什么意思?

我们可以用以下方法验证:

javac Assert.java
javap -c -constants -private -verbose Assert.class

在Oracle JDK 1.8.0_45中，生成了一个合成的静态字段(参见:“静态合成”是什么意思?):

static final boolean $assertionsDisabled;
  descriptor: Z
  flags: ACC_STATIC, ACC_FINAL, ACC_SYNTHETIC

与静态初始化项一起使用:

 0: ldc           #6                  // class Assert
 2: invokevirtual #7                  // Method java/lang Class.desiredAssertionStatus:()Z
 5: ifne          12
 8: iconst_1
 9: goto          13
12: iconst_0
13: putstatic     #2                  // Field $assertionsDisabled:Z
16: return

主要方法是:

 0: getstatic     #2                  // Field $assertionsDisabled:Z
 3: ifne          22
 6: invokestatic  #3                  // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J
 9: lconst_0
10: lcmp
11: ifeq          22
14: new           #4                  // class java/lang/AssertionError
17: dup
18: invokespecial #5                  // Method java/lang/AssertionError."<init>":()V
21: athrow
22: return

我们的结论是:

assert没有字节码级别的支持:它是Java语言的概念 assert可以用系统属性-Pcom.me很好地模拟。assert=true替换命令行上的-ea，并抛出新的AssertionError()。