优雅地处理异常真是一门学问啊!

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创新互联公司是创新、创意、研发型一体的综合型网站建设公司,自成立以来公司不断探索创新,始终坚持为客户提供满意周到的服务,在本地打下了良好的口碑,在过去的10余年时间我们累计服务了上千家以及全国政企客户,如成都公路钻孔机等企业单位,完善的项目管理流程,严格把控项目进度与质量监控加上过硬的技术实力获得客户的一致夸奖。

01、前言

你有没有这样的印象,当你想要更新一款 APP 的时候,它的更新日志里总有这么一两句描述:

•修复若干 bug•杀了某程序员祭天,并成功解决掉他遗留的 bug

作为一名负责任的程序员,我们当然希望程序不会出现 bug,因为 bug 出现的越多,间接地证明了我们的编程能力越差,至少领导是这么看的。

事实上,领导是不会拿自己的脑袋宣言的:“我们的程序绝不存在任何一个 bug。”但当程序出现 bug 的时候,领导会毫不犹豫地选择让程序员背锅。

为了让自己少背锅,我们可以这样做:

•在编码阶段合理使用异常处理机制,并记录日志以备后续分析•在测试阶段进行大量有效的测试,在用户发现错误之前发现错误

还有一点需要做的是,在敲代码之前,学习必要的编程常识,做到兵马未动,粮草先行。

02、异常

在 Java 中,异常(Throwable)的层次结构大致如下。

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Error 类异常描述了 Java 运行时系统的内部错误,比如最常见的 OutOfMemoryError 和 NoClassDefFoundError

导致 OutOfMemoryError 的常见原因有以下几种:

•内存中加载的数据量过于庞大,如一次从数据库取出过多数据;•集合中的对象引用在使用完后未清空,使得 JVM 不能回收;•代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象;•启动参数中内存的设定值过小;

OutOfMemoryError 的解决办法需要视情况而定,但问题的根源在于程序的设计不够合理,需要通过一些性能检测才能找得出引发问题的根源。

导致 NoClassDefFoundError 的原因只有一个,Java 虚拟机在编译时能找到类,而在运行时却找不到。

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NoClassDefFoundError 的解决办法,我截了一张图,如上所示。当一个项目引用了另外一个项目时,切记这一步!

Exception(例外)通常可分为两类,一类是写代码的人造成的,比如访问空指针(NullPointerException)。应当在敲代码的时候进行检查,以杜绝这类异常的发生。

if (str == null || "".eqauls(str)) {}

另外一类异常不是写代码的人造成的,要么需要抛出,要么需要捕获,比如说常见的 IOException

抛出的示例。

public static void main(String[] args) throws IOException {    InputStream is = new FileInputStream("沉默王二.txt");    int b;    while ((b = is.read()) != -1) {
   }}

捕获的示例。

public static void main(String[] args) {    try {        InputStream is = new FileInputStream("沉默王二.txt");        int b;        while((b = is.read()) != -1) {
       }    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    }}

03、finally

当抛出异常的时候,剩余的代码就会终止执行,这时候一些资源就需要主动回收。Java 的解决方案就是 finally 子句——不管异常有没有被捕获,finally 子句里的代码都会执行。

在下面的示例当中,输入流将会被关闭,以释放资源。

public static void main(String[] args) {    InputStream is = null;    try {        is = new FileInputStream("沉默王二.txt");        int b;        while ((b = is.read()) != -1) {}    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    } finally {        is.close();    }}

但我总觉得这样的设计有点问题,因为 close() 方法同样会抛出 IOException

    public void close() throws IOException {}

也就是说,调用 close() 的 main 方法要么需要抛出 IOException,要么需要在 finally 子句里重新捕获 IOException

选择前一种就会让 try catch 略显尴尬,就像下面这样。

public static void main(String[] args) throws IOException {    InputStream is = null;    try {        is = new FileInputStream("沉默王二.txt");        int b;        while ((b = is.read()) != -1) {}    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    } finally {        is.close();    }}

选择后一种会让代码看起来很臃肿,就像下面这样。

public static void main(String[] args) {    InputStream is = null;    try {        is = new FileInputStream("沉默王二.txt");        int b;        while ((b = is.read()) != -1) {}    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    } finally {        try {            is.close();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

总之,我们需要另外一种更优雅的解决方案。JDK7 新增了 Try-With-Resource 语法:如果一个类(比如 InputStream)实现了 AutoCloseable 接口,那么就可以将该类的对象创建在 try 关键字后面的括号中,当 try-catch 代码块执行完毕后,Java 会确保该对象的 close方法被调用。示例如下。

public static void main(String[] args) {    try (InputStream is = new FileInputStream("沉默王二.txt")) {        int b;        while ((b = is.read()) != -1) {        }    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    }}

04、建议

关于异常处理机制的使用,我这里总结了一些非常实用的建议,希望你能够采纳。

1)尽量捕获原始的异常

实际应该捕获 FileNotFoundException,却捕获了泛化的 Exception。示例如下。

InputStream is = null;try {    is = new FileInputStream("沉默王二.txt");} catch (Exception e) {    e.printStackTrace();}

这样做的坏处显而易见:假如你喊“王二”,那么我就敢答应;假如你喊“老王”,那么我还真不敢答应,万一你喊的我妹妹“王三”呢?

很多初学者误以为捕获泛化的 Exception 更省事,但也更容易让人“丈二和尚摸不着头脑”。相反,捕获原始的异常能够让协作者更轻松地辨识异常类型,更容易找出问题的根源。

2)尽量不要打印堆栈后再抛出异常

当异常发生时打印它,然后重新抛出它,以便调用者能够适当地处理它。就像下面这段代码一样。

public static void main(String[] args) throws IOException {    try (InputStream is = new FileInputStream("沉默王二.txt")) {    }catch (IOException e) {        e.printStackTrace();        throw e;    } }

这似乎考虑得很周全,但是这样做的坏处是调用者可能也打印了异常,重复的打印信息会增添排查问题的难度。

java.io.FileNotFoundException: 沉默王二.txt (系统找不到指定的文件。)    at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)    at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)    at java.io.FileInputStream.(FileInputStream.java:138)    at java.io.FileInputStream.(FileInputStream.java:93)    at learning.Test.main(Test.java:10)Exception in thread "main" java.io.FileNotFoundException: 沉默王二.txt (系统找不到指定的文件。)    at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)    at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)    at java.io.FileInputStream.(FileInputStream.java:138)    at java.io.FileInputStream.(FileInputStream.java:93)    at learning.Test.main(Test.java:10)

3)千万不要用异常处理机制代替判断

我曾见过类似下面这样奇葩的代码,本来应该判 null 的,结果使用了异常处理机制来代替。

public static void main(String[] args) {    try {        String str = null;        String[] strs = str.split(",");    } catch (NullPointerException e) {        e.printStackTrace();    }}

捕获异常相对判断花费的时间要多得多!我们可以模拟两个代码片段来对比一下。

代码片段 A:

long a = System.currentTimeMillis();for (int i = 0; i < 100000; i++) {    try {        String str = null;        String[] strs = str.split(",");    } catch (NullPointerException e) {    }}long b = System.currentTimeMillis();System.out.println(b - a);

代码片段 B:

long a = System.currentTimeMillis();for (int i = 0; i < 100000; i++) {    String str = null;    if (str != null) {        String[] strs = str.split(",");    }}long b = System.currentTimeMillis();System.out.println(b - a);

100000 万次的循环,代码片段 A(异常处理机制)执行的时间大概需要 1983 毫秒;代码片段 B(正常判断)执行的时间大概只需要 1 毫秒。这样的比较虽然不够精确,但足以说明问题。

4)不要盲目地过早捕获异常

如果盲目地过早捕获异常的话,通常会导致更严重的错误和其他异常。请看下面的例子。

InputStream is = null;try {    is = new FileInputStream("沉默王二.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {    e.printStackTrace();}
int b;try {    while ((b = is.read()) != -1) {    }} catch (IOException e) {    e.printStackTrace();}
finally {    try {        is.close();    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    }}

假如文件没有找到的话,InputStream 的对象引用 is 就为 null,新的 NullPointerException 就会出现。

java.io.FileNotFoundException: 沉默王二.txt (系统找不到指定的文件。)    at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)    at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)    at java.io.FileInputStream.(FileInputStream.java:138)    at java.io.FileInputStream.(FileInputStream.java:93)    at learning.Test.main(Test.java:12)Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException    at learning.Test.main(Test.java:28)

NullPointerException 并不是程序出现问题的本因,但实际上它出现了,无形当中干扰了我们的视线。正确的做法是延迟捕获异常,让程序在第一个异常捕获后就终止执行。

05、最后

好了,关于异常我们就说到这。异常处理是程序开发中必不可少的操作之一,但如何正确优雅地对异常进行处理却是一门学问,好的异常处理机制可以确保程序的健壮性,提高系统的可用率。


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