Error Prone 静态分析工具使用指南

一、项目介绍

Error Prone 是什么？

Error Prone是Google开发的一个Java静态分析工具，它能在编译阶段捕捉到常见的编程错误。通常情况下，即使是最好的程序员也可能犯一些简单的错误。而且有时看似安全的重构可能会留下将来不会按预期执行的代码。我们习惯于从编译器那里获得帮助，但它主要集中在静态类型检查上。通过使用Error Prone增强编译器的类型分析能力，你可以在这些错误耗费时间或成为生产环境中的bug之前发现并修正它们。

在Google内部，我们在Java构建系统中使用Error Prone来消除代码库中严重的问题类别的bug，现在我们也已经将其开源，以便其他人也能受益。

Error Prone的功能特点：

• 集成性：Error Prone可以无缝地融入你的标准构建流程，这意味着所有开发者都在不知不觉中运行它。
• 即时反馈：一旦代码中出现错误，立即向开发者报告。
• 建议修复方案：不仅指出错误，还提供可能的修改建议。

二、快速启动

为了让你迅速了解如何使用Error Prone，下面将展示一个示例场景以及如何设置和运行该工具。

示例代码

假设我们有一个名为ShortSet的简单类：

public class ShortSet {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Short> s = new HashSet<>();
        for(short i = 0; i < 100; i++) {
            s.add(i);
            s.remove(i - 1); // 注意这里
        }
        System.out.println(s.size());
    }
}

这段代码试图添加一系列的短整型数值到集合中，然后移除其中的一部分。然而，由于remove()方法接受的是Short类型的参数，而表达式i - 1的结果却是int类型，这就导致了类型不兼容的错误。

运行Error Prone

要使用Error Prone来检查上面的代码，你可以将以下命令添加到你的构建脚本（例如，对于Maven）：

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>com.google.errorprone</groupId>
            <artifactId>errorprone-maven-plugin</artifactId>
            <version>2.5.0</version>
            <executions>
                <execution>
                    <goals>
                        <goal>check</goal>
                    </goals>
                </execution>
            </executions>
            <configuration>
                <!-- 可以在这里配置Error Prone的检查规则 -->
            </configuration>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

对于Gradle，则可以添加以下依赖：

apply plugin: 'java'
apply plugin: 'eclipse'

dependencies {
    testCompile group: 'junit', name: 'junit', version: '4.12'
}

// 使用Error Prone
task wrapper(type: Wrapper) {
    gradleVersion = '4.8.1'
}

ext {
    errorprone_version = '2.9.0'
}

repositories {
    mavenCentral()
}

dependencies {
    annotationProcessor "com.google.errorprone:error_prone_core:$errorprone_version"
    compileOnly "com.google.errorprone:error_prone_annotations:$errorprone_version"
    testImplementation "junit:junit:4.12"
}

apply plugin: 'com.google.errorprone.ErrorPronePlugin'

sourceCompatibility = 1.8
targetCompatibility = 1.8

// 配置Error Prone插件
errorprone {
    // 可以在这里配置额外的检查选项
    // 如"XepOpt": ["CustomCheckerOne", "-Xep:CustomCheckerTwo"]
    options = [
      "-XepOpt:JsdocCheckNullness:disable",
      "-XepOpt:Jsr305DisableChecks:disable",
      "-XepOpt:ReportNestedClassUse:false"
    ]
}

test {
    useJUnitPlatform()
}

确保你已正确配置Error Prone以检测你的代码库中的潜在问题。

三、应用案例和最佳实践

应用案例

案例1：避免类型不匹配

在我们的ShortSet类中，由于没有正确的转换int类型为Short类型，在调用remove方法时会导致错误。Error Prone能够检测出这种类型不一致的情况，并提示我们需要进行显式的类型转换或者改变数据结构的设计。

案例2：预防空指针异常

在复杂的代码结构中，很难手动检查每一个对null值的访问是否进行了适当的处理。Error Prone可以通过静态分析预测哪些地方可能出现空指针异常，并提前警告开发者。

最佳实践

1. 定期更新检查规则：随着时间的推移，Error Prone团队会不断改进和完善其检查规则集，因此应定期更新你的Error Prone版本，确保使用最新的功能和修复程序。

2. 逐步引入规则：由于Error Prone的功能非常强大，一次性启用所有的检查规则可能导致现有代码库产生大量的警告或错误。建议先从最常见的几个规则入手，逐渐扩大范围。

3. 自定义规则：除了内置的规则外，Error Prone还支持自定义检查器，允许你创建特定于项目的规则，针对具体业务逻辑或编码风格进行检查。

四、典型生态项目

Error Prone并非孤立存在，它是整个静态分析和质量控制生态系统的一部分。许多流行的IDE（如IntelliJ IDEA和Eclipse）、构建工具（如Maven和Gradle），甚至像Bazel这样的大型构建系统都提供了对Error Prone的支持。

以下是一些利用Error Prone的知名项目和框架的例子：

• Android: Google在其Android平台的代码审查过程中广泛采用了Error Prone，以确保代码质量和减少bug的数量。
• Spring Framework: 虽然这不是强制性的，但很多采用Spring框架的项目都会结合使用Error Prone来提高代码的健壮性和可维护性。
• OpenJDK: 尽管不是默认情况下，但在某些贡献者社区中，Error Prone被用来加强代码质量和安全性。

总之，Error Prone是一个强大的工具，可以帮助你在开发过程中及早发现问题，从而节省时间和成本。无论是个人项目还是企业级的应用，它都是值得考虑的代码质量保障工具之一。通过持续集成（CI）管道与现有的构建工具和IDE紧密结合，Error Prone能够为你提供一套全面的、面向未来的代码优化方案。