Гайд по отладке Android-приложения: ищем баги и читаем логи

Иногда в приложении встречаются ошибки, которые нельзя увидеть даже после запуска. Например, код компилируется, проект запускается, но результат далёк от желаемого: приложение падает или вдруг появляется какая-то ошибка (баг). В таких случаях приходится «запасаться логами», «брать в руки отладчик» и искать ошибки.

Часто процесс поиска и исправления бага состоит из трёх шагов:

Воспроизведение ошибки — вы понимаете, какие действия нужно сделать в приложении, чтобы повторить ошибку.
Поиск места ошибки — определяете класс и метод, в котором ошибка происходит.
Исправление ошибки.

Если приложение не падает и чтение логов ничего не даёт, то найти точное место ошибки в коде помогает дебаггер (отладчик) — инструмент среды разработки.

Чтобы посмотреть на логи и воспользоваться дебаггером, давайте напишем простое тестовое (и заведомо неправильное) приложение, которое даст нам все возможности для поиска ошибок.

Это будет приложение, которое сравнивает два числа. Если числа равны, то будет выводиться результат «Равно», и наоборот. Начнём с простых шагов:

Открываем Android Studio.
Создаём проект с шаблоном Empty Activity.
Выбираем язык Java, так как его, как правило, знают больше людей, чем Kotlin.

Нам автоматически откроются две вкладки: activity_main.xml и MainActivity.java. Сначала нарисуем макет: просто замените всё, что есть в activity_main.xml, на код ниже:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
  xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
  xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
  android:layout_width="match_parent"
  android:layout_height="match_parent"
  tools:context=".MainActivity">
 
  <EditText
     android:id="@+id/first_number_et"
     android:layout_width="wrap_content"
     android:layout_height="wrap_content"
     android:ems="10"
     android:gravity="center"
     app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
     app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
     app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />
 
  <EditText
     android:id="@+id/second_number_et"
     android:layout_width="wrap_content"
     android:layout_height="wrap_content"
     android:ems="10"
     android:gravity="center"
     app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
     app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
     app:layout_constraintTop_toBottomOf="@+id/first_number_et" />
 
  <Button
     android:id="@+id/button"
     android:layout_width="wrap_content"
     android:layout_height="wrap_content"
     android:text="Равно?"
     app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
     app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
     app:layout_constraintTop_toBottomOf="@+id/second_number_et" />
 
  <TextView
     android:id="@+id/answer_tv"
     android:layout_width="wrap_content"
     android:layout_height="wrap_content"
     android:text=""
     android:textSize="32sp"
     app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
     app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
     app:layout_constraintTop_toBottomOf="@+id/button" />
</androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

Можете запустить проект и посмотреть, что получилось:

Теперь оживим наше приложение. Скопируйте в MainActivity этот код:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
 
  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
     super.onCreate(savedInstanceState);
     setContentView(R.layout.activity_main);
 
     final Button button = (Button) findViewById(R.id.button);
     final EditText first = (EditText) findViewById(R.id.first_number_et);
     final EditText second = (EditText) findViewById(R.id.second_number_et);
     final TextView answer = (TextView) findViewById(R.id.answer_tv);
 
     button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override
        public void onClick(View v) {
           Integer firstInt = Integer.parseInt(first.getText().toString());
           Integer secondInt = Integer.parseInt(second.getText().toString());
           if (firstInt == secondInt) {
              answer.setText("Равно");
           } else {
              answer.setText("Равно");
           }
        }
     });
  }
}

В этом коде всё просто:

Находим поля ввода, поле с текстом и кнопку.
Вешаем на кнопку слушатель нажатий.
По нажатию на кнопку получаем числа из полей ввода и сравниваем их.
В зависимости от результата выводим «Равно» или «Не равно».

Запустим приложение и введём буквы вместо чисел:

Нажмём на кнопку, и приложение упадёт! Время читать логи. Открываем внизу слева вкладку «6: Logcat» и видим:

Читать логи просто: нужно найти красный текст и прочитать сообщение системы. В нашем случае это java.lang.NumberFormatException: For input string: "f". Указан тип ошибки NumberFormatException, который говорит, что возникла какая-то проблема с форматированием числа. И дополнение: For input string: "f". Введено “f”. Уже можно догадаться, что программа ждёт число, а мы передаём ей символ. Далее в красном тексте видно и ссылку на проблемную строку: at com.example.appdebugging.MainActivity$1.onClick(MainActivity.java:26). Проблема в методе onClick класса MainActivity, строка 24. Можно просто кликнуть по ссылке и перейти на указанную строку:

int firstInt = Integer.parseInt(first.getText().toString());

Конечно, метод parseInt может принимать только числовые значения, но никак не буквенные! Даже в его описании это сказано — и мы можем увидеть, какой тип ошибки этот метод выбрасывает (NumberFormatException).

Здесь мы привели один из примеров. Типов ошибок может быть огромное количество, все мы рассматривать не будем. Но все ошибки в Logcat’е указываются по похожему принципу:

красный текст;
тип ошибки — в нашем случае это NumberFormatException;
пояснение — у нас это For input string: "f";
ссылка на строку, на которой произошла ошибка — здесь видим MainActivity.java:26.

Исправим эту ошибку и обезопасим себя от некорректного ввода. Добавим в наши поля ввода android:inputType="number", а остальной код оставим без изменений:

...
<EditText
  android:id="@+id/first_number_et"
  android:layout_width="wrap_content"
  android:layout_height="wrap_content"
  android:ems="10"
  android:gravity="center"
  android:inputType="number"
  app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
  app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
  app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />
 
<EditText
  android:id="@+id/second_number_et"
  android:layout_width="wrap_content"
  android:layout_height="wrap_content"
  android:ems="10"
  android:gravity="center"
  android:inputType="number"
  app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
  app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
  app:layout_constraintTop_toBottomOf="@+id/first_number_et" />
...

Теперь можем вводить только числа. Проверим, как работает равенство: введём одинаковые числа в оба поля. Всё в порядке:

На равенство проверили. Введём разные числа:

Тоже равно. То есть приложение работает, ничего не падает, но результат не совсем тот, который требуется. Наверняка вы и без дебаггинга догадались, в чём ошибка, потому что приложение очень простое, всего несколько строк кода. Но такие же проблемы возникают в приложениях и на миллион строк. Поэтому пройдём по уже известным нам этапам дебаггинга:

Воспроизведём ошибку: да, ошибка воспроизводится стабильно с любыми двумя разными числами.
Подумаем, где может быть ошибка: наверняка там, где сравниваются числа. Туда и будем смотреть.
Исправим ошибку: сначала найдём её с помощью дебаггера, а когда поймём, в чём проблема, — будем исправлять.

И здесь на помощь приходит отладчик. Для начала поставим точки останова сразу в трёх местах:

Чтобы поставить или снять точку останова, достаточно кликнуть левой кнопкой мыши справа от номера строки или поставить курсор на нужную строку, а затем нажать CTRL+F8. Почему мы хотим остановить программу именно там? Чтобы посмотреть, правильные ли числа сравниваются, а затем определить, в какую ветку в нашем ветвлении заходит программа дальше. Запускаем программу с помощью сочетания клавиш SHIFT+F9 или нажимаем на кнопку с жучком:

Появится дополнительное окно, в котором нужно выбрать ваш девайс и приложение:

Вы в режиме дебага. Обратите внимание на две вещи:

Точки останова теперь помечены галочками. Это значит, что вы находитесь на экране, где стоят эти точки, и что дебаггер готов к работе.
Открылось окно дебага внизу: вкладка «5: Debug». В нём будет отображаться необходимая вам информация.

Введём неравные числа и нажмём кнопку «РАВНО?». Программа остановилась на первой точке:

Давайте разбираться:

Сразу подсвечивается синим строка, где программа остановлена: в окне кода на 28-й строке и в левом окне отладчика (там даже можно увидеть, какой метод вызван, — onClick).
В правом, основном окне отладчика, всё гораздо интереснее. Здесь можно увидеть инстансы наших вью (answer, first, second), в конце которых серым текстом даже отображаются их id. Но интереснее всего посмотреть на firstInt и secondInt. Там записаны значения, которые мы сейчас будем сравнивать.

Как видим, значения именно такие, какие мы и ввели. Значит, проблема не в получении чисел из полей. Давайте двигаться дальше — нам нужно посмотреть, в правильную ли ветку мы заходим. Для этого можно нажать F8 (перейти на следующую строку выполнения кода). А если следующая точка останова далеко или в другом классе, можно нажать F9 — программа просто возобновит работу и остановится на следующей точке. В интерфейсе эти кнопки находятся здесь:

Остановить дебаггер, если он больше не нужен, можно через CTRL+F2 или кнопку «Стоп»:

В нашем случае неважно, какую кнопку нажимать (F9 или F8). Мы сразу переходим к следующей точке останова программы:

Ветка правильная, то есть логика программы верна, числа firstInt и secondInt не изменились. Зато мы сразу видим, что подпись некорректная! Вот в чём была ошибка. Исправим подпись и проверим программу ещё раз.

Мы уже починили два бага: падение приложения с помощью логов и некорректную логику (с помощью отладчика). Хеппи пас (happy path) пройден. То есть основная функциональность при корректных данных работает. Но нам надо проверить не только хеппи пас — пользователь может ввести что угодно. И программа может нормально работать в большинстве случаев, но вести себя странно в специфических состояниях. Давайте введём числа побольше и посмотрим, что будет:

Не сработало — программа хочет сказать, что 1000 не равна 1000, но это абсурд. Запускаем приложение в режиме отладки. Точка останова уже есть. Смотрим в отладчик:

Числа одинаковые, что могло пойти не так? Обращаем внимание на тип переменной — Integer. Так вот в чём проблема! Это не примитивный тип данных, а ссылочный. Ссылочные типы нельзя сравнивать через ==, потому что будут сравниваться ссылки объектов, а не они сами. Но для Integer в Java есть нюанс: Integer может кешироваться до 127, и если мы вводим по единице в оба поля числа до 127, то фактически сравниваем просто int. А если вводим больше, то получаем два разных объекта. Адреса у объектов не совпадают, а именно так Java сравнивает их.

Есть два решения проблемы:

Изменить тип Integer на примитив int.
Сравнивать как объекты.

Не рекомендуется менять тип этих полей в реальном приложении: числа могут приходить извне, и тип лучше оставлять прежним. Изменим то, как мы сравниваем числа:

if (firstInt.equals(secondInt)) {
  answer.setText("Равно");
} else {
  answer.setText("Не равно");
}

Проверяем:

Всё работает. Наконец-то! Хотя… Давайте посмотрим, что будет, если пользователь ничего не введёт, но нажмёт на кнопку? Приложение опять упало… Смотрим в логи:

Опять NumberFormatException, при этом строка пустая. Давайте поставим точку останова на 26-й строке и заглянем с помощью отладчика глубже.

Нажмём F8 — и перейдём в глубины операционной системы:

Интересно! Давайте обернём код в try/catch и посмотрим ошибке в лицо. Если что, поправим приложение. Выделяем код внутри метода onClick() и нажимаем Ctrl+Alt+T:

Выбираем try / catch, среда разработки сама допишет код. Поставим точку останова. Получим:

Запускаем приложение и ловим ошибку:

Действительно, как и в логах, — NumberFormatException. Метод parseInt выбрасывает исключение, если в него передать пустую строку. Как обрабатывать такую проблему — решать исключительно вам. Два самых простых способа:

Проверять получаемые строки first.getText().toString() и second.getText().toString() на пустые значения. И если хоть одно значение пустое — говорить об этом пользователю и не вызывать метод parseInt.
Или использовать уже готовую конструкцию try / catch: