优雅地处理异常真是一门学问啊!
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。
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。
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.<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.<init>(FileInputStream.java:138)at java.io.FileInputStream.<init>(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.<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.NullPointerExceptionat 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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