Java中的异常处理

2019-08-09 00:00:00 java 异常

温故而知新

子曰：“温故而知新，可以为师矣”。的确是这样，对于技术知识的学习，我深有感悟。每一本书，每一个知识点，不去认真的读上个2~3遍，根本无法理解其中的道理。借着最近在学习SSH框架的机会，也抽时间把Java基础知识好好再总结一遍，再系统的通过博文的形式将相关的知识树，知识模块总结出来。一来做到查缺补漏；二来从整体上再好好把握Java的基础脉络。

Java异常体系

写过C/C++的程序员无不佩服Java中的异常处理，功能强大不说，而且可以做到傻瓜式入门。想想当初写Java的时候，时不时就加上这么一段，管它对不对，反正是好的：

try {  
    // 可能会发生异常的程序代码  
} catch (Exception ex) {  
    // 捕获并处理try抛出的异常类型ex
} finally {  
    // 无论是否发生异常，都将执行的语句块
}

就是这样无头无脑的用，但是这背后的东西并没有过多的去了解和学习，直至有一天发现，我需要去更多的学习一下Java的异常。先从Java异常的类体系说起，如下图所示：

《Java中的异常处理》

上图就是我们经常使用的一些类的继承结构图。这是一幅非常普通的类继承结构图，通过之后的学习，我们可以将上图继续总结，从而归纳为下面这样：

《Java中的异常处理》

在Java中异常被当做对象来处理，根类是java.lang.Throwable类，所有异常类都必须直接或间接继承自Throwable类，Throwable类分为以下两个子类：

  • Error类，它是error类型异常的父类；error类型异常是程序无法处理的异常。一般发生这种异常时，JVM会选择终止程序，因此在我们编写程序时，并不需要关心error类异常

  • Exception类，它是exception类型异常的父类，这类异常就是我们编码时需要注意的异常。而对于Exception类，它又分为以下两大类：

    • RuntimeException类，它是所有运行时异常的父类，典型的代表有：NullPointerException、IndexOutOfBoundsException、IllegalArgumentException等
    • 非RuntimeException类，它是所有非运行时异常的父类，典型的代表有：IOException、SQLException等

关于RuntimeException和非RuntimeException，下面再进行详细的总结。

细说异常分类

上面说到Exception类可以分为RuntimeException类和非RuntimeException类。那么具体来说，何为RuntimeException类异常？何又为非RuntimeException类异常呢？

RuntimeException类异常，又被称为Unchecked Exception（非检查异常）；Unchecked表示在编译阶段，Java编译器不要求必须进行异常捕获处理或者抛出声明，而要到运行期间才能由JVM去决定是否要抛出这类异常。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。需要注意的是，Error类错误也是属于RuntimeException类异常。例如下面这段代码：

public class Test
{  
    public static void main(String[] args)
    {  
        int[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        System.out.println(intArray[7]); // 越界访问数组
    }  
}

很明显的，我越界访问数组了；但是在编译的时候，这并没有问题，直到运行时，才会抛出java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常。

非RuntimeException类异常，又被称为Checked Exceptions（检查异常）；这类异常表示在编译阶段，编译器会检查此类异常，如果代码中有明确标明抛出此类异常的代码，而却没有try...catch...这类异常处理结构，此时就会出现编译错误。例如下面这段代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileReader;

public class Test
{  
    public static void main(String[] args)
    {  
        File file = new File("c:/city.xml");
        BufferedReader reader = null;
        reader = new BufferedReader(new FileReader(file));
    }
}

由于new FileReader(file)的声明中明确表明了会抛出java.io.FileNotFoundException异常，而我在代码中却没有明确的try...catch...代码块，导致在编译的时候，上面这段代码都无法通过。

这就是所谓的RuntimeException类和非RuntimeException类异常。

那些不好的习惯

在编码的时候，必不可少的要写各种try...catch...finally...。虽然写的不少，基本上都是千篇一律，并没有真正的考虑过如何把这个try...catch...finally...写好，因此养成了以下这些毛病。

  • 直接打印异常信息到页面上
    大家可能都见过这样的情况，访问某个JSP页面出错了以后，在页面上显示一堆的错误堆栈信息。这些信息对于开发人员来说是非常重要的，但是对于用户来说就是“天书”。为了避免这种情况的发生，我们在编码时就需要格外的注意，逻辑处理要正确，防止出现非检查异常。

  • 异常耦合
    我们在开发的时候，都是分模块的，比如最流行的MVC结构，它要求各个部分应尽最大可能的解耦。但是不尽人意的是，如果处理不好异常处理代码，则会增加模块之间的耦合度。例如以下这段代码：

      public UserInfo getUserInfoById(String id) throw SQLException {
   // 根据ID查询数据库，获取用户信息
  }

    上面这段代码咋一看没什么问题，但是从设计耦合角度仔细考虑一下，这里的SQLException污染到了上层调用代码，调用层需要显式的利用try...catch...捕捉，或者向更上层次进一步抛出。根据设计隔离原则，我们可以适当修改成：

      public UserInfo getUserInfoById(String id) {
       try{
              // 根据ID查询数据库，获取用户信息
       } catch(SQLException e){
              //利用非检测异常封装检测异常，降低层次耦合
              throw new RuntimeException(ErrorCode, e);
       } finally{
              //关闭连接，清理资源
       }
  }

  • 忽略异常
    我们经常写出这样的代码：

      public UserInfo getUserInfoById(String id) {
       try{
              // 根据ID查询数据库，获取用户信息
       } catch(SQLException e){
              // 打印错误信息
              ex.printStacktrace();
       }
  }

    我们捕获了异常以后，就打印了异常堆栈信息；对于开发调试来说，还有用处，但是对于生产环境来说，我们需要将异常信息写到日志文件，而此处只是打印了异常，并没有处理，接下来程序还会继续执行，这样就会进一步导致更严重的问题。所以，在代码中这种简单的打印错误，却忽略了正确的处理异常。

  • 利用Exception捕捉所有潜在的异常
    我们也经常写出这样的代码：

      public UserInfo getUserInfoById(String id) {
       try{
              // 根据ID查询数据库，获取用户信息
       } catch(Exception e){
              // 打印错误信息
              throw new RuntimeException(ErrorCode, e);
       }
  }

    有的时候，我们会为了偷懒，就使用一个Exception来捕获所有的异常；但是如果这样，如果真的出现了异常，我们就无法准确的定位具体的异常，从而为解决问题增加了难度。对此，我们就需要对抛出的异常进行细分，单独处理每个异常。

  • 多次打印异常
    有些时候，我们编写代码很谨慎，一旦出现了异常就赶紧捕获异常，记录异常堆栈，比如这样的[代码][3]：

      class A {
      private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(A.class);
      public void process(){
          try{
              //实例化 B 类，可以换成其它注入等方式
              B b = new B();
              b.process();
              //other code might cause exception
          } catch(XXXException e){
              //如果 B 类 process 方法抛出异常，异常会在 B 类中被打印，在这里也会被打印，从而会打印 2 次
              logger.error(e);
              throw new RuntimeException(/* 错误代码 */ errorCode, /*异常信息*/msg, e);
          }
      }
  }

  class B{
      private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(B.class);
      public void process(){
          try{
              //可能抛出异常的代码
          }
          catch(XXXException e){
              logger.error(e);
              throw new RuntimeException(/* 错误代码 */ errorCode, /*异常信息*/msg, e);
          }
      }
  }

    通过仔细的阅读代码，我们就会发现会多次记录异常堆栈信息，不仅带来效率问题，同时也会记录了很多的冗余信息，给问题定位带来了麻烦；如果调用层次更多一些的话，那更不敢想象会记录多少异常堆栈。

除了上面这些坏习惯，我们在编码时还要注意很多，很多，这里就不一一举例了。

设计一个异常处理框架

说的再多，我们终究需要在我们的代码中使用异常，那么如何设计一个简单、易用的异常处理框架呢？当设计一个异常处理框架时，需要基于以下几点去考虑：

  1. 用户不明白什么是异常；出现异常时，上层一定要具有良好的用户体验
  2. 自定义一个异常，将所有其它标准异常均转为自定义异常，实现异常的统一管理
  3. 下层只捕获异常，抛出异常；异常的处理统一交给上层
  4. 异常信息一定要可配置化

基于上面几点进行考虑，以后在阅读开源代码时，也可以基于上述几点去分析。

总结

基础知识的重要性不言而喻，只有明白了其中的缘由，在编码时才能做到心中有数。希望这篇文章对大家有帮助。

2015年12月22日 于呼和浩特。

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