如何優(yōu)雅地處理程序異常，真的是一門(mén)學(xué)問(wèn)
- 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(hù)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。
Java 異常的層次圖
圖片
Error 類(lèi)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(jiàn)的 OutOfMemoryError 和 NoClassDefFoundError。
導(dǎo)致 OutOfMemoryError 的常見(jiàn)原因有以下幾種：
- 內(nèi)存中加載的數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大，如一次從數(shù)據(jù)庫(kù)取出過(guò)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(guò)多重復(fù)的對(duì)象；
- 啟動(dòng)參數(shù)中內(nèi)存的設(shè)定值過(guò)?。?/li>
OutOfMemoryError 的解決辦法需要視情況而定，但問(wèn)題的根源在于程序的設(shè)計(jì)不夠合理，需要通過(guò)一些性能檢測(cè)才能找得出引發(fā)問(wèn)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(lèi)，而在運(yùn)行時(shí)卻找不到。
圖片
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?lèi)，一類(lèi)是寫(xiě)代碼的人造成的，比如訪(fǎng)問(wèn)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(lèi)異常的發(fā)生。
if (str == null || "".eqauls(str)) {
}另外一類(lèi)異常不是寫(xiě)代碼的人造成的，要么需要拋出，要么需要捕獲，比如說(shuō)常見(jiàn)的 IOException。拋出的示例。
public static void main(String[] args) throws IOException {
InputStream is = new FileInputStream("test.txt");
int b;
while ((b = is.read()) != -1) {
}
}捕獲的示例。
public static void main(String[] args) {
try {
InputStream is = new FileInputStream("test.txt");
int b;
while((b = is.read()) != -1) {
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}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(méi)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("test.txt");
int b;
while ((b = is.read()) != -1) {}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
is.close();
}
}但我總覺(jué)得這樣的設(shè)計(jì)有點(diǎn)問(wèn)題，因?yàn)?nbsp;close() 方法同樣會(huì)拋出 IOException：
public void close() throws IOException {}也就是說(shuō)，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("test.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(lái)很臃腫，就像下面這樣。
public static void main(String[] args) {
InputStream is = null;
try {
is = new FileInputStream("test.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(lèi)（比如 InputStream）實(shí)現(xiàn)了 AutoCloseable 接口，那么就可以將該類(lèi)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("test.txt")) {
int b;
while ((b = is.read()) != -1) {
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}異常處理的一些心得
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("test.txt");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}這樣做的壞處顯而易見(jiàn)：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(lèi)型，更容易找出問(wèn)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?。就像下面這段代碼一樣。
public static void main(String[] args) throws IOException {
try (InputStream is = new FileInputStream("test.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(wèn)題的難度。
java.io.FileNotFoundException: test.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: test.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(jiàn)過(guò)類(lèi)似下面這樣奇葩的代碼，本來(lái)應(yīng)該判 null 的，結(jié)果使用了異常處理機(jī)制來(lái)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(lái)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(shuō)明問(wèn)題。
4）不要盲目地過(guò)早捕獲異常
如果盲目地過(guò)早捕獲異常的話(huà)，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("test.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(méi)有找到的話(huà)，InputStream 的對(duì)象引用 is 就為 null，新的 NullPointerException 就會(huì)出現(xiàn)。
java.io.FileNotFoundException: test.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(wèn)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(xiàn)。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。
好了，關(guān)于異常我們就說(shuō)到這。
異常處理是程序開(kāi)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(mén)學(xué)問(wèn)，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。
