每次调试打印日志都很头痛

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引子

当代码的运行效果不符合预期时就得进行调试,排查下整个数据链路上到底是哪个环节出了问题。

断点调试当然是首选,因为它可以单步执行程序,并查看当前执行步骤中所有的数据值。但有些场景下,断点调试就显得笨拙。比如大量异步并发的场景,当程序不是线性执行而是跳来跳去时,就会发生你期望下一步是执行到这里,断点调试却跳到了另一个线程,这样的复杂度,让正在执行的代码变得难以理解。除此之外,有些型号的手机,一断点调试就卡的不行,甚至 crash。

在这种情况下,打日志就是唯一的选择了。

日志输出一个简单的变量值是一件轻而易举的事情:

Log.v("test", "duration=${duration}")
复制代码

但在复杂的业务场景中,会存在各种嵌套的复杂结构,比如 List,Map。断点调试中,可以轻松地点开这些数据结构,查看任何感兴趣的字段,甚至还可以当场计算。在输出日志时有什么好办法能够轻松地输出这些复杂的数据结构吗?

打印列表 & Map

刚开始开发 Android 时,我是这样打印列表的:

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    Log.d("test", "list item="+list.get(i)); 
}
复制代码

用一个 for 循环来打印列表所有元素。

后来我学会了用更高级的语法来简化日志输出:

for (String str:list) {
    Log.v("test", "list item="+str);
}
复制代码

这样的写法是无法被复用的,因为不同的业务场景,数据类型都不一样。为了调试,这样的 for 循环就会散落在各处。

这样写还有一个坏处,输出的列表信息可能被其他日志穿插。因为每一个列表内容都是一条新得日志,中间极有可能被别的 log 打断。

有没有一个函数可以打印包含任意数据类型的列表,并将列表内容组织成更具可读性的字符串?

用 Kotlin 的扩展函数+泛型+高阶函数就能优雅地做到:

fun <T> Collection<T>.print(mapper: (T) -> String) =
    StringBuilder("\n[").also { sb ->
        //遍历集合元素将元素转换成感兴趣的字串,并独占一行
        this.forEach { e -> sb.append("\n\t${mapper(e)},") }
        sb.append("\n]")
    }.toString()
复制代码

为集合的基类Collection新增一个扩展函数,它是一个高阶函数,因为它的参数是另一个函数,该函数用 lambda 表示。再把集合元素抽象成泛型。通过StringBuilder将所有集合内容拼接成一个自动换行的字符串。

写段测试代码看下效果:

data class Person(var name: String, var age: Int)

val persons = listOf(
    Person("Peter", 16),
    Person("Anna", 28),
    Person("Anna", 23),
    Person("Sonya", 39)
)

persons.print { "${it.name}_${it.age}" }.let { Log.v("test",it) }
复制代码

打印结果如下:

V/test: [
    	Peter_16,
    	Anna_28,
    	Anna_23,
    	Sonya_39,
    ]
复制代码

这样整个列表内容会作为一条log输出。

同样地,可以如法炮制一个打印 Map 的扩展函数:

fun <K, V> Map<K, V?>.print(mapper: (V?) -> String): String =
    StringBuilder("\n{").also { sb ->
        this.iterator().forEach { entry ->
            sb.append("\n\t[${entry.key}] = ${mapper(entry.value)}")
        }
        sb.append("\n}")
    }.toString()
复制代码

打印复杂数据结构

有些数据类字段比较多,调试时,想把它们通通打印出来,在 Java 中,借助于 AndroidStudio 的 toString功能倒是可以方便地生成可读性很高的字串:

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    @Override
    public String toString() {
        return ”Person{“ +
                ”name=‘“ + name + ’\” +
                ”, age=“ + age +
                ‘}’;
    }
}
复制代码

但是每新建一个数据类都要手动生成一个toString()方法也挺麻烦。

利用 Kotlin 的 data class可以省去这一步,但打印效果是所有字段都在同一行中:

data class Person(var name: String, var age: Int)

Log.v(“test”, “person=${Person("Peter", 16)}”)

//输出如下:
V/test: person=Person(name=Peter, age=16)
复制代码

如果字段很多,把它们都打印在一行中可读性很差。

有没有一种方法,可以读取一个类中所有的字段信息?

这样我们就可以将他们组织成想要的形状。

请看下面这个方法:

fun Any.ofMap() =
    // 过滤掉除data class以外的其他类
    this::class.takeIf { it.isData }
        // 遍历类的所有成员 过滤掉成员方法 只考虑成员属性
        ?.members?.filterIsInstance<KProperty<Any>>()
        // 将成员属性名和值存储在Pair中
        ?.map { it.name to it.call(this) }
        // 将Pair转换成map
        ?.toMap()
复制代码

为任意 Kotlin 中的类添加一个扩展函数,它的功能是将data class中所有的字段名及其对应值存在一个 map 中。其中用到的 Kotlin 语法糖如下:

  • isDataKClass中的一个属性,用于判断该类是不是一个data classKClass是 Kotlin 中用来描述 类的类型KClass可以通过对象::class语法获得。

  • members也是KClass中的一个属性,它以列表的形式返回了类中所有的方法和属性。

  • filterIsInstance()Iterable接口的扩展函数,用于过滤出集合中指定的类型。

  • to是一个infix扩展函数,它的定义如下:

public infix fun <A, B> A.to(that: B): Pair<A, B> = Pair(this, that)
复制代码
  • 带有infix标识的函数只允许带有一个参数,并且在调用时可以省略包裹参数的括号。这种语法叫中缀表达式,它用于简化方法调用。

写段测试代码,结合上一节的打印 map 函数看下效果:

data class Person(var name: String, var age: Int)

Person("Peter", 16).ofMap()?.print { it.toString() }.let { Log.v("test","$it") }
复制代码

测试代码先将Person实例转换成 map,然后打印 map。输出结果如下:

V/test:
    {
    	[age] = 16
    	[name] = Peter
    }
复制代码

data class嵌套会发生什么?

//位置,嵌套在Person类中
data class Location(var x: Int, var y: Int)
data class Person(
    var name: String,
    var age: Int, 
    var locaton: Location? = null
)

Person("Peter", 16, Location(20, 30))
    .ofMap()
    ?.print { it.toString() }
    .let { Log.v("test", "$it") }

// 打印结果如下 
    {
    	[age] = 16
    	[locaton] = Location(x=20, y=30)
    	[name] = Peter
    }
复制代码

期望得到类似 Json 的打印效果,但输出结果还差一点。是因为将Person转化成Map时并没有将嵌套的Location也转化成键值对。

需要将ofMap()方法重构成递归调用:

fun Any.ofMap(): Map<String, Any?>? {
    return this::class.takeIf { it.isData }
        ?.members?.filterIsInstance<KProperty<Any>>()
        ?.map { member ->
            val value = member.call(this)?.let { v->
                //'若成员变量是data class,则递归调用ofMap(),将其转化成键值对,否则直接返回值'
                if (v::class.isData) v.ofMap()
                else v
            }
            member.name to value
        }
        ?.toMap()
}
复制代码

为了让打印结果也有嵌套缩进效果,打印 Map 的函数也需要相应地重构:

/**
 * 打印 Map,生成结构化键值对子串
 * @param space 行缩进量
 */
fun <K, V> Map<K, V?>.print(space: Int = 0): String {
    //'生成当前层次的行缩进,用space个空格表示,当前层次每一行内容都需要带上缩进'
    val indent = StringBuilder().apply {
        repeat(space) { append(" ") }
    }.toString()
    return StringBuilder("\n${indent}{").also { sb ->
        this.iterator().forEach { entry ->
            //'如果值是 Map 类型,则递归调用print()生成其结构化键值对子串,否则返回值本身'
            val value = entry.value.let { v ->
                (v as? Map<*, *>)?.print("${indent}${entry.key} = ".length) ?: v.toString()
            }
            sb.append("\n\t${indent}[${entry.key}] = $value,")
        }
        sb.append("\n${indent}}")
    }.toString()
}
复制代码

写段测试代码,看看效果:

//'坐标类,嵌套在Location类中'
data class Coordinate(var x: Int, var y: Int)
//'位置类,嵌套在Person类中'
data class Location(
    var country: String, 
    var city: String, 
    var coordinate: Coordinate
)
data class Person(
    var name: String, 
    var age: Int, 
    var locaton: Location? = null
)

Person("Peter", 16, Location("china", "shanghai", Coordinate(10, 20)))
    .ofMap()
    ?.print()
    .let { Log.v("test", "$it") }

//'打印效果如下'
    {
    	[age] = 16,
    	[locaton] = 
              {
    	          [city] = shanghai,
    	          [coordinate] = 
                           {
    	                       [x] = 10,
    	                       [y] = 20,
                           },
    	          [country] = china,
              },
    	[name] = Peter,
    }
复制代码

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