try catch finally 实现机制

try catch finally如何执行异常时跳转？finally 语句为何一定会执行？

其背后的原因值得深究，我们从JVM的角度看看try catch finally这个语法糖背后的实现原理。

JVM 如何执行 try - catch

创建一个TryCatchFinallyDemo.java 类，在foo()方法中声明了try-catch block；声明了 handleException 这个空方法。

代码示例

使用 javac 指令将其编译为class 文件，并使用javap -c -v -s 查看结果。相对于没有try-catch block 的代码，下列代码中多出了一个Exception Table。

编译后的指令

在编译后字节码中，每个方法都附带一个异常表（Exception table），异常表里的每一行表示一个异常处理器，由 from 指针、to 指针、target 指针、所捕获的异常类型 type 组成。

这些指针的值是字节码索引，用于定位字节码 其含义是在[from, to)字节码范围内，抛出了异常类型为type的异常，就会跳转到target表示的字节码处。

比如，上面的例子异常表表示：在0到3中间（不包含 3）如果抛出了Exception异常，就跳转到6执行。

多个catch 语句

下面举一个有多个catch 语句的例子，虽然下面三个异常不会发生。

使用javac -s 可以简单看到对应的ctach 块字节码。Exception Table 中变为三种类型的异常，如果[0,3)的代码段（不包括3）发生异常，则可以跳转到，6，15，24行代码寻找可捕获的异常类型。

当程序出现异常时，Java 虚拟机会从上至下遍历异常表中所有的条目。当触发异常的字节码索引值在某个异常条目的[from, to)范围内，则会判断抛出的异常与该条目想捕获的异常是否匹配。

• 如果匹配，Java 虚拟机会将控制流跳转到 target 指向的字节码；如果不匹配则继续遍历异常表
• 如果遍历完所有的异常表，还未匹配到异常处理器，那么该异常将蔓延到调用方（caller）中重复上述的操作。最坏的情况下虚拟机需要遍历该线程 Java 栈上所有方法的异常表。 如果在方法栈中所有的调用方中，都未找到可匹配的异常表，JVM会清空当前方法栈。

多个异常示例

finally 分析

finally 始终执行的秘密

那么，JVM如何保证finally 关键字始终执行呢？我们为上述例子增加一个finally block。

finally 代码示例

重新编译后使用javap -c 查看。

编译后的finally命令段

可以看到，字节码中包含了三份 finally 语句块，都在程序正常 return 和异常 throw 之前。其中两处在 try 和 catch 调用 return 之前，一处是在异常 throw 之前。

Java 采用方式是复制 finally 代码块的内容，分别放在 try catch 代码块所有正常 return 和 异常 throw 之前。所以finally 代码块始终会执行。

下面有两个并不常用的场景。

finally 修改返回值场景

下列代码运行结果是1， 还是3呢？这个场景能迷惑到不少人。我们执行一边，结果是1。

修改返回值的示例

编译查看字节码：

修改返回值的示例字节码

通过字节码，我们发现，在try语句的return块中，return 返回的变量并不是直接返回 i 值，而是在执行finally块之前把i值存储在临时区域，当执行return时直接返回的临时区域中的值，即使在finally语句中把变量 i 的值修改了，也不会影响返回的值。

finally 中有return 的场景

当finally 中有return 语句时，return 语句会重写 try-block, catch-block的返回值。

略修改上个章节的例子：在finally 语句中增加一行返回值操作。运行结果却变成了3, 返回了finally block 中的值。

finally中有return的场景

编译后查看字节码，并与上个章节的例子做对比。左侧是上个章节编译后的字节码，右侧是上面例子编译的字节码。

每个try block, catch block 后侧，return指令之前，都会拷贝finally block的代码块。可以看到，虽然try-catch block中的i值被暂存了，但是由于finally 有return 语句，返回的依然是finally 修改后的i值。

finally中有return的场景编译后的指令

总结

• 第一，JVM 采用异常表的方式来处理 try-catch 的跳转逻辑；
• 第二，finally 的实现采用拷贝 finally 语句块的方式来实现 finally 一定会执行的语义逻辑；
• 第三，讲解了在 finally 中有 return 语句或者 抛异常的情况。