優(yōu)雅地處理異常真是一門學(xué)問??！

01、前言

你有沒有這樣的印象，當(dāng)你想要更新一款 APP 的時(shí)候，它的更新日志里總有這么一兩句描述：

?修復(fù)若干 bug?殺了某程序員祭天，并成功解決掉他遺留的 bug

作為一名負(fù)責(zé)任的程序員，我們當(dāng)然希望程序不會(huì)出現(xiàn) bug，因?yàn)?bug 出現(xiàn)的越多，間接地證明了我們的編程能力越差，至少領(lǐng)導(dǎo)是這么看的。

事實(shí)上，領(lǐng)導(dǎo)是不會(huì)拿自己的腦袋宣言的：“我們的程序絕不存在任何一個(gè) bug?！钡?dāng)程序出現(xiàn) bug 的時(shí)候，領(lǐng)導(dǎo)會(huì)毫不猶豫地選擇讓程序員背鍋。

為了讓自己少背鍋，我們可以這樣做：

?在編碼階段合理使用異常處理機(jī)制，并記錄日志以備后續(xù)分析?在測(cè)試階段進(jìn)行大量有效的測(cè)試，在用戶發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之前發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤

還有一點(diǎn)需要做的是，在敲代碼之前，學(xué)習(xí)必要的編程常識(shí)，做到兵馬未動(dòng)，糧草先行。

02、異常

在 Java 中，異常（Throwable）的層次結(jié)構(gòu)大致如下。

Error 類異常描述了 Java 運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)部錯(cuò)誤，比如最常見的?OutOfMemoryError?和?NoClassDefFoundError。

導(dǎo)致?OutOfMemoryError?的常見原因有以下幾種：

?內(nèi)存中加載的數(shù)據(jù)量過于龐大，如一次從數(shù)據(jù)庫(kù)取出過多數(shù)據(jù)；?集合中的對(duì)象引用在使用完后未清空，使得 JVM 不能回收；?代碼中存在死循環(huán)或循環(huán)產(chǎn)生過多重復(fù)的對(duì)象；?啟動(dòng)參數(shù)中內(nèi)存的設(shè)定值過??；

OutOfMemoryError?的解決辦法需要視情況而定，但問題的根源在于程序的設(shè)計(jì)不夠合理，需要通過一些性能檢測(cè)才能找得出引發(fā)問題的根源。

導(dǎo)致?NoClassDefFoundError?的原因只有一個(gè)，Java 虛擬機(jī)在編譯時(shí)能找到類，而在運(yùn)行時(shí)卻找不到。

NoClassDefFoundError?的解決辦法，我截了一張圖，如上所示。當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目引用了另外一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，切記這一步！

Exception（例外）通?？煞譃閮深悾活愂菍懘a的人造成的，比如訪問空指針（NullPointerException）。應(yīng)當(dāng)在敲代碼的時(shí)候進(jìn)行檢查，以杜絕這類異常的發(fā)生。

if?(str?==?null?||?"".eqauls(str))?{}

另外一類異常不是寫代碼的人造成的，要么需要拋出，要么需要捕獲，比如說常見的?IOException。

拋出的示例。

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

捕獲的示例。

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

當(dāng)拋出異常的時(shí)候，剩余的代碼就會(huì)終止執(zhí)行，這時(shí)候一些資源就需要主動(dòng)回收。Java 的解決方案就是?finally?子句——不管異常有沒有被捕獲，finally?子句里的代碼都會(huì)執(zhí)行。

在下面的示例當(dāng)中，輸入流將會(huì)被關(guān)閉，以釋放資源。

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();????}}

但我總覺得這樣的設(shè)計(jì)有點(diǎn)問題，因?yàn)?close()?方法同樣會(huì)拋出?IOException：

????public?void?close()?throws?IOException?{}

也就是說，調(diào)用?close()?的 main 方法要么需要拋出?IOException，要么需要在?finally?子句里重新捕獲?IOException。

選擇前一種就會(huì)讓?try catch?略顯尷尬，就像下面這樣。

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();????}}

選擇后一種會(huì)讓代碼看起來很臃腫，就像下面這樣。

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();????????}????}}

總之，我們需要另外一種更優(yōu)雅的解決方案。JDK7 新增了?Try-With-Resource?語(yǔ)法：如果一個(gè)類（比如?InputStream）實(shí)現(xiàn)了?AutoCloseable?接口，那么就可以將該類的對(duì)象創(chuàng)建在?try?關(guān)鍵字后面的括號(hào)中，當(dāng)?try-catch?代碼塊執(zhí)行完畢后，Java 會(huì)確保該對(duì)象的?close方法被調(diào)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、建議

關(guān)于異常處理機(jī)制的使用，我這里總結(jié)了一些非常實(shí)用的建議，希望你能夠采納。

1）盡量捕獲原始的異常。

實(shí)際應(yīng)該捕獲?FileNotFoundException，卻捕獲了泛化的?Exception。示例如下。

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

這樣做的壞處顯而易見：假如你喊“王二”，那么我就敢答應(yīng)；假如你喊“老王”，那么我還真不敢答應(yīng)，萬(wàn)一你喊的我妹妹“王三”呢？

很多初學(xué)者誤以為捕獲泛化的?Exception?更省事，但也更容易讓人“丈二和尚摸不著頭腦”。相反，捕獲原始的異常能夠讓協(xié)作者更輕松地辨識(shí)異常類型，更容易找出問題的根源。

2）盡量不要打印堆棧后再拋出異常

當(dāng)異常發(fā)生時(shí)打印它，然后重新拋出它，以便調(diào)用者能夠適當(dāng)?shù)靥幚硭＞拖裣旅孢@段代碼一樣。

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;????}?}

這似乎考慮得很周全，但是這樣做的壞處是調(diào)用者可能也打印了異常，重復(fù)的打印信息會(huì)增添排查問題的難度。

java.io.FileNotFoundException:?沉默王二.txt?(系統(tǒng)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.<init>(FileInputStream.java:138)????at?java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:93)????at?learning.Test.main(Test.java:10)Exception?in?thread?"main"?java.io.FileNotFoundException:?沉默王二.txt?(系統(tǒng)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.<init>(FileInputStream.java:138)????at?java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:93)????at?learning.Test.main(Test.java:10)

3）千萬(wàn)不要用異常處理機(jī)制代替判斷

我曾見過類似下面這樣奇葩的代碼，本來應(yīng)該判?null?的，結(jié)果使用了異常處理機(jī)制來代替。

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

捕獲異常相對(duì)判斷花費(fèi)的時(shí)間要多得多！我們可以模擬兩個(gè)代碼片段來對(duì)比一下。

代碼片段 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);

代碼片段 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 萬(wàn)次的循環(huán)，代碼片段 A（異常處理機(jī)制）執(zhí)行的時(shí)間大概需要 1983 毫秒；代碼片段 B（正常判斷）執(zhí)行的時(shí)間大概只需要 1 毫秒。這樣的比較雖然不夠精確，但足以說明問題。

4）不要盲目地過早捕獲異常

如果盲目地過早捕獲異常的話，通常會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的錯(cuò)誤和其他異常。請(qǐng)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(); ? ?}}

假如文件沒有找到的話，InputStream?的對(duì)象引用 is 就為?null，新的?NullPointerException?就會(huì)出現(xiàn)。

java.io.FileNotFoundException:?沉默王二.txt?(系統(tǒng)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.<init>(FileInputStream.java:138)????at?java.io.FileInputStream.<init>(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?并不是程序出現(xiàn)問題的本因，但實(shí)際上它出現(xiàn)了，無(wú)形當(dāng)中干擾了我們的視線。正確的做法是延遲捕獲異常，讓程序在第一個(gè)異常捕獲后就終止執(zhí)行。

05、最后

好了，關(guān)于異常我們就說到這。異常處理是程序開發(fā)中必不可少的操作之一，但如何正確優(yōu)雅地對(duì)異常進(jìn)行處理卻是一門學(xué)問，好的異常處理機(jī)制可以確保程序的健壯性，提高系統(tǒng)的可用率。