Java 异常学习以及处理方法

Java 语言在设计之初就提供了相对完善的异常处理机制,这种机制大大降低了编写和维护可靠程序的门槛。

Exception 和 Error 都是继承了 Throwable 类,在 Java 中只有 Throwable 类型的实例才可以被抛出(throw)或者捕获(catch),它是异常处理机制的基本组成类型。

Exception 和 Error 体现了 Java 平台设计者对不同异常情况的分类。

Exception 是程序正常运行中,可以预料的意外情况,可能并且应该被捕获,进行相应处理。Error 是指在正常情况下,不大可能出现的情况,绝大部分的 Error 都会导致程序(比如 JVM 自身)处于非正常的、不可恢复状态。既然是非正常情况,所以不便于也不需要捕获,常见的比如 OutOfMemoryError 之类,都是 Error 的子类。

Exception 又分为 checked 异常和 unchecked 异常,checked 异常在源代码里必须显式地进行捕获处理,这是编译期检查的一部分,比如说 IOException。unchecked 异常就是所谓的运行时异常,类似 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 之类,通常是可以编码避免的逻辑错误,具体根据需要来判断是否需要捕获,并不会在编译期强制要求。

异常处理代码比较繁琐,比如我们需要写很多千篇一律的捕获代码,或者在 finally 里面做一些资源回收工作。随着 Java 语言的发展,引入了一些更加便利的特性,比如 try-with-resources 和 multiple catch,具体可以参考下面的代码段。在编译时期,会自动生成相应的处理逻辑,比如,自动按照约定俗成 close 那些扩展了 AutoCloseable 或者 Closeable 的对象。

try (BufferedReader br = new BufferedReader(…);
     BufferedWriter writer = new BufferedWriter(…)) {// Try-with-resources
    // do something
catch ( IOException | XEception e) {// Multiple catch
   // Handle it
} 

尽量不要捕获类似 Exception 这样的通用异常,而是应该捕获特定异常。尽量不要捕获 Throwable 或者 Error,这样很难保证我们能够正确程序处理 OutOfMemoryError。

不要使用 e.printStackTrace() 的方法处理异常,这种方式在生产环境中不方便定位问题。最好使用产品日志,详细地输出到日志系统里。

在保证诊断信息足够的同时,也要考虑避免包含敏感信息,因为那样可能导致潜在的安全问题。如果我们看 Java 的标准类库,你可能注意到类似 java.net.ConnectException,出错信息是类似“ Connection refused (Connection refused)”,而不包含具体的机器名、IP、端口等,一个重要考量就是信息安全。类似的情况在日志中也有,比如,用户数据一般是不可以输出到日志里面的。

Java 类库中定义的一类 RuntimeException 可以通过预先检查进行规避,而不应该通过catch 来处理,比如: IndexOutOfBoundsException,NullPointerException 等等。

对大段代码进行 try-catch,这是不负责任的表现。catch 时请分清稳定代码和非稳定代码,稳定代码指的是无论如何不会出错的代码。对于非稳定代码的 catch 尽可能进行区分异常类型,再做对应的异常处理。

捕获异常是为了处理它,不要捕获了却什么都不处理而抛弃之。

我们从性能角度来审视一下 Java 的异常处理机制,这里有两个可能会相对昂贵的地方:

  • try-catch 代码段会产生额外的性能开销,或者换个角度说,它往往会影响 JVM 对代码进行优化,所以建议仅捕获有必要的代码段,尽量不要一个大的 try 包住整段的代码;与此同时,利用异常控制代码流程,也不是一个好主意,远比我们通常意义上的条件语句(if/else、switch)要低效。
  • Java 每实例化一个 Exception,都会对当时的栈进行快照,这是一个相对比较重的操作。如果发生的非常频繁,这个开销可就不能被忽略了。
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