Java异常处理的误区和经验总结

来自:IBM developerWorks 作者:赵 爱兵, 软件工程师, IBM 链接: https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-exception-misdirection/#ibm-pcon(点击尾部阅读原文前往)

导语

在写代码的过程中,我们往往会忽略一些异常处理的基础知识。本文旨在介绍 Java 异常的常见误区和一些细节处理,包括异常的选择、错误代码的利用、处理多层次的异常、以及如何添加有效信息到异常等。

本文着重介绍了 Java 异常选择和使用中的一些误区,希望各位读者能够熟练掌握异常处理的一些注意点和原则,注意总结和归纳。只有处理好了异常,才能提升开发人员的基本素养,提高系统的健壮性,提升用户体验,提高产品的价值。

误区一:异常的选择

图 1. 异常分类

图 1 描述了异常的结构,其实我们都知道异常分检测异常和非检测异常,但是在实际中又混淆了这两种异常的应用。由于非检测异常使用方便,很多开发人员就认为检测异常没什么用处。其实异常的应用情景可以概括为以下:

1、调用代码不能继续执行,需要立即终止。出现这种情况的可能性太多太多,例如服务器连接不上、参数不正确等。这些时候都适用非检测异常,不需要调用代码的显式捕捉和处理,而且代码简洁明了。

2、调用代码需要进一步处理和恢复。假如将 SQLException 定义为非检测异常,这样操作数据时开发人员理所当然的认为 SQLException 不需要调用代码的显式捕捉和处理,进而会导致严重的 Connection 不关闭、Transaction 不回滚、DB 中出现脏数据等情况,正因为 SQLException 定义为检测异常,才会驱使开发人员去显式捕捉,并且在代码产生异常后清理资源。当然清理资源后,可以继续抛出非检测异常,阻止程序的执行。根据观察和理解,检测异常大多可以应用于工具类中。

误区二:将异常直接显示在页面或客户端

将异常直接打印在客户端的例子屡见不鲜,以 JSP 为例,一旦代码运行出现异常,默认情况下容器将异常堆栈信息直接打印在页面上。其实从客户角度来说,任何异常都没有实际意义,绝大多数的客户也根本看不懂异常信息,软件开发也要尽量避免将异常直接呈现给用户。

清单 1

package com.ibm.dw.sample.exception; /** * 自定义 RuntimeException * 添加错误代码属性 */ public class RuntimeException extends java.lang.RuntimeException { //默认错误代码 public static final Integer GENERIC = 1000000; //错误代码 private Integer errorCode; public RuntimeException(Integer errorCode, Throwable cause) { this(errorCode, null, cause); } public RuntimeException(String message, Throwable cause) { //利用通用错误代码 this(GENERIC, message, cause); } public RuntimeException(Integer errorCode, String message, Throwable cause) { super(message, cause); this.errorCode = errorCode; } public Integer getErrorCode() { return errorCode; } }

正如示例代码所示,在异常中引入错误代码,一旦出现异常,我们只要将异常的错误代码呈现给用户,或者将错误代码转换成更通俗易懂的提示。其实这里的错误代码还包含另外一个功能,开发人员亦可以根据错误代码准确的知道了发生了什么类型异常。

误区三:对代码层次结构的污染

我们经常将代码分 Service、Business Logic、DAO 等不同的层次结构,DAO 层中会包含抛出异常的方法,如清单 2 所示:

清单 2

public Customer retrieveCustomerById(Long id) throw SQLException { //根据 ID 查询数据库 }

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:
清单 3

public Customer retrieveCustomerById(Long id) { try{ //根据 ID 查询数据库 }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(SQLErrorCode, e); }finally{ //关闭连接,清理资源 } }

误区四:忽略异常

如下异常处理只是将异常输出到控制台,没有任何意义。而且这里出现了异常并没有中断程序,进而调用代码继续执行,导致更多的异常。

清单 4

public void retrieveObjectById(Long id){ try{ //..some code that throws SQLException }catch(SQLException ex){ /** *了解的人都知道,这里的异常打印毫无意义,仅仅是将错误堆栈输出到控制台。 * 而在 Production 环境中,需要将错误堆栈输出到日志。 * 而且这里 catch 处理之后程序继续执行,会导致进一步的问题*/ ex.printStacktrace(); } }

可以重构成:
清单 5

public void retrieveObjectById(Long id){ try{ //..some code that throws SQLException } catch(SQLException ex){ throw new RuntimeException(“Exception in retieveObjectById”, ex); } finally{ //clean up resultset, statement, connection etc } }

这个误区比较基本,一般情况下都不会犯此低级错误。

误区五:将异常包含在循环语句块中

如下代码所示,异常包含在 for 循环语句块中。

清单 6

for(int i=0; i<100; i++){ try{ }catch(XXXException e){ //…. } }

我们都知道异常处理占用系统资源。一看,大家都认为不会犯这样的错误。换个角度,类 A 中执行了一段循环,循环中调用了 B 类的方法,B 类中被调用的方法却又包含 try-catch 这样的语句块。褪去类的层次结构,代码和上面如出一辙。

误区六:利用 Exception 捕捉所有潜在的异常

一段方法执行过程中抛出了几个不同类型的异常,为了代码简洁,利用基类 Exception 捕捉所有潜在的异常,如下例所示:

清单 7

public void retrieveObjectById(Long id){ try{ //…抛出 IOException 的代码调用 //…抛出 SQLException 的代码调用 }catch(Exception e){ //这里利用基类 Exception 捕捉的所有潜在的异常,如果多个层次这样捕捉,会丢失原始异常的有效信息 throw new RuntimeException(“Exception in retieveObjectById”, e); } }

可以重构成
清单 8

public void retrieveObjectById(Long id){ try{ //..some code that throws RuntimeException, IOException, SQLException }catch(IOException e){ //仅仅捕捉 IOException throw new RuntimeException(/*指定这里 IOException 对应的错误代码*/code,“Exception in retieveObjectById”, e); }catch(SQLException e){ //仅仅捕捉 SQLException throw new RuntimeException(/*指定这里 SQLException 对应的错误代码*/code,“Exception in retieveObjectById”, e); } }

误区七:多层次封装抛出非检测异常

如果我们一直坚持不同类型的异常一定用不同的捕捉语句,那大部分例子可以绕过这一节了。但是如果仅仅一段代码调用会抛出一种以上的异常时,很多时候没有必要每个不同类型的 Exception 写一段 catch 语句,对于开发来说,任何一种异常都足够说明了程序的具体问题。

清单 9

try{ //可能抛出 RuntimeException、IOExeption 或者其它; //注意这里和误区六的区别,这里是一段代码抛出多种异常。以上是多段代码,各自抛出不同的异常 }catch(Exception e){ //一如既往的将 Exception 转换成 RuntimeException,但是这里的 e 其实是 RuntimeException 的实例,已经在前段代码中封装过 throw new RuntimeException(/**/code, /**/, e); }

如果我们如上例所示,将所有的 Exception 再转换成 RuntimeException,那么当 Exception 的类型已经是 RuntimeException 时,我们又做了一次封装。将 RuntimeException 又重新封装了一次,进而丢失了原有的 RuntimeException 携带的有效信息。

解决办法是我们可以在 RuntimeException 类中添加相关的检查,确认参数 Throwable 不是 RuntimeException 的实例。如果是,将拷贝相应的属性到新建的实例上。或者用不同的 catch 语句块捕捉 RuntimeException 和其它的 Exception。个人偏好方式一,好处不言而喻。

误区八:多层次打印异常

我们先看一下下面的例子,定义了 2 个类 A 和 B。其中 A 类中调用了 B 类的代码,并且 A 类和 B 类中都捕捉打印了异常。

清单 10

public 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); } } } public 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); } } }

同一段异常会被打印 2 次。如果层次再复杂一点,不去考虑打印日志消耗的系统性能,仅仅在异常日志中去定位异常具体的问题已经够头疼的了。

其实打印日志只需要在代码的最外层捕捉打印就可以了,异常打印也可以写成 AOP,织入到框架的最外层。

误区九:异常包含的信息不能充分定位问题

异常不仅要能够让开发人员知道哪里出了问题,更多时候开发人员还需要知道是什么原因导致的问题,我们知道 java .lang.Exception 有字符串类型参数的构造方法,这个字符串可以自定义成通俗易懂的提示信息。

简单的自定义信息开发人员只能知道哪里出现了异常,但是很多的情况下,开发人员更需要知道是什么参数导致了这样的异常。这个时候我们就需要将方法调用的参数信息追加到自定义信息中。下例只列举了一个参数的情况,多个参数的情况下,可以单独写一个工具类组织这样的字符串。

清单 11

public void retieveObjectById(Long id){ try{ //..some code that throws SQLException }catch(SQLException ex){ //将参数信息添加到异常信息中 throw new RuntimeException(“Exception in retieveObjectById with Object Id :”+ id, ex); } }

误区十:不能预知潜在的异常

在写代码的过程中,由于对调用代码缺乏深层次的了解,不能准确判断是否调用的代码会产生异常,因而忽略处理。在产生了 Production Bug 之后才想起来应该在某段代码处添加异常补捉,甚至不能准确指出出现异常的原因。这就需要开发人员不仅知道自己在做什么,而且要去尽可能的知道别人做了什么,可能会导致什么结果,从全局去考虑整个应用程序的处理过程。这些思想会影响我们对代码的编写和处理。

误区十一:混用多种第三方日志库

现如今 Java 第三方日志库的种类越来越多,一个大项目中会引入各种各样的框架,而这些框架又会依赖不同的日志库的实现。最麻烦的问题倒不是引入所有需要的这些日志库,问题在于引入的这些日志库之间本身不兼容。如果在项目初期可能还好解决,可以把所有代码中的日志库根据需要重新引入一遍,或者换一套框架。但这样的成本不是每个项目都承受的起的,而且越是随着项目的进行,这种风险就越大。

怎么样才能有效的避免类似的问题发生呢,现在的大多数框架已经考虑到了类似的问题,可以通过配置 Properties 或 xml 文件、参数或者运行时扫描 Lib 库中的日志实现类,真正在应用程序运行时才确定具体应用哪个特定的日志库。

其实根据不需要多层次打印日志那条原则,我们就可以简化很多原本调用日志打印代码的类。很多情况下,我们可以利用拦截器或者过滤器实现日志的打印,降低代码维护、迁移的成本。

原文发布于微信公众号 - java工会(javagonghui)

原文发表时间:2018-04-03

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