Java異常處理
簡介：異常處理是java語言的重要特性之一，《Three Rules for effective Exception Handling》一文中是這么解釋的：它主要幫助我們?cè)赿ebug的過程中解決下面的三個(gè)問題。
什么出錯(cuò)了
哪里出錯(cuò)了
為什么出錯(cuò)
java語言可以說是提供了過于完善的異常處理機(jī)制，以致于后來《Thinking in java》的作者Bruce Eckel都專門對(duì)他進(jìn)行了論述。java中的異常機(jī)制包括Error和Exception兩個(gè)部分。他們都繼承自一個(gè)共同的基類Throwable。Error屬于JVM運(yùn)行中發(fā)生的一些錯(cuò)誤，雖然并不屬于開發(fā)人員的范疇，但是有些Error還是由代碼引起的，比如StackOverflowError經(jīng)常由遞歸操作引起，這種錯(cuò)誤就是告訴開發(fā)者，你一般無法挽救，只能靠JVM。而Exception假設(shè)程序員會(huì)去處理這些異常，比如數(shù)據(jù)庫連接出了異常，那么我們可以處理這個(gè)異常，并且重新連接等。Exception分為兩種，檢查類型（checked）和未檢查類型（unchecked）。檢查類型的異常就是說要程序員明確的去聲明或者用try..catch語句來處理的異常，而非檢查類型的異常則沒有這些限制，比如我們常見的 NullPointerException 就是非檢查類型的，他繼承自RuntimeException。java是目前主流編程語言中唯一一個(gè)推崇使用檢查類型異常的，至少sun是這樣的。關(guān)于使用checked還是unchecked異常的論戰(zhàn)一直很激烈。下面是一張java語言中異常的類關(guān)系圖。
基本使用
我們?cè)谑褂胘ava的一些文件或者數(shù)據(jù)庫操作的時(shí)候已經(jīng)接觸過一些異常了，比如IOException、SQLException等，這些方法被聲明可能會(huì)拋出某種異常，因此我們需要對(duì)其進(jìn)行捕獲處理。這就需要基本的try..catch語句了。下圖就是我們經(jīng)常寫的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)。try語句塊中寫可能會(huì)拋出異常的代碼，之后在catch語句塊中進(jìn)行捕獲。我們看到catch的參數(shù)寫的是一個(gè)Exception對(duì)象，這就意味著這個(gè)語句塊可以捕獲所有的檢查類型的異常（雖然這并不是一種好的寫法，稍后討論），finally總是會(huì)保證在***執(zhí)行，一般我們?cè)诶锩嫣幚硪恍┣謇淼墓ぷ鳎热珀P(guān)閉文件流或者數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)等操作。
當(dāng)然上面的語句塊結(jié)構(gòu)是靈活的，但是try是必須有的，catch和finally兩者至少有一個(gè)，當(dāng)然catche的數(shù)量可以有多個(gè)。有時(shí)候try語句塊中可能拋出多種類型的異常，這個(gè)時(shí)候，我們可以寫多個(gè)catch語句來捕獲不同類型的異常，一個(gè)比較好的寫法如下：
- try{
- // ..invoke some methods that may throw exceptions
- }catch(ExceptionType1 e){
- //...handle exception
- }catch(ExceptionType2 e){
- //...handle exception
- }catch(Exception e){
- //...handle exception
- }finally{
- //..do some cleaning :close the file db etc.
- }
當(dāng)異常不滿足前兩個(gè)type的時(shí)候，exception會(huì)將異常捕獲。我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)寫法比較類似switch case的結(jié)構(gòu)控制語句，但實(shí)際上，一旦某個(gè)catch得到匹配后，其他的就不會(huì)就匹配了，有點(diǎn)像加了break的case。有一點(diǎn)需要注意catch（Exception）一定要寫在***面，catch是順序匹配的，后面匹配Exception的子類，編譯器就會(huì)報(bào)錯(cuò)。
初次學(xué)習(xí)try..catch總會(huì)被其吸引，所以大量的使用這種結(jié)果，以達(dá)到某種“魯棒性”。（這語句也是程序員表白的***）。但try語句實(shí)際上執(zhí)行的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致棧操作。即要保存整個(gè)方法的調(diào)用路徑，這勢必會(huì)使得程序變慢。fillInStackTrace()是Throwable的一個(gè)方法，用來執(zhí)行棧的操作，他是線程同步的，本身也很耗時(shí)。這里問題在StackOverFlow上曾經(jīng)有過一段非常經(jīng)典的討論，原文。 的確當(dāng)我們?cè)趖ry中什么都不做，或者只執(zhí)行一個(gè)類似加法的簡單調(diào)用，那么其執(zhí)行效率和goto這樣的控制語句是幾乎一樣的。但是誰會(huì)寫這樣的代碼呢？
總之不要總是試圖通過try catch來控制程序的結(jié)構(gòu)，無論從效率還是代碼的可讀性上都不好。
try catch好的一面
try catch雖然不推薦用于程序結(jié)構(gòu)的控制，但是也具有重要的意義，其設(shè)計(jì)的一個(gè)好處就是，開發(fā)人員可以把一件事情當(dāng)做事務(wù)來處理，事務(wù)也是數(shù)據(jù)庫中重要的概念，舉個(gè)例子，比如完成訂單的這個(gè)事務(wù)，其中包括了一個(gè)動(dòng)作序列，包括用戶提交訂單，商品出庫，關(guān)聯(lián)等。當(dāng)這個(gè)序列中某一個(gè)動(dòng)作執(zhí)行失敗的時(shí)候，數(shù)據(jù)統(tǒng)一恢復(fù)到一個(gè)正常的點(diǎn)，這樣就不會(huì)出現(xiàn)，你付完了帳，商品卻沒有給你的情況。我們?cè)趖ry語句塊中就像執(zhí)行一個(gè)事務(wù)一樣，當(dāng)出現(xiàn)了異常，就會(huì)在catch中得到統(tǒng)一的處理，保證數(shù)據(jù)的完整無損。其實(shí)很多不好的代碼也是因?yàn)闆]有好好利用catch語句的語言，導(dǎo)致很多異常就被淹沒了，這個(gè)后面介紹。
定制詳細(xì)的異常
我們可以自己定義異常，以捕獲處理某個(gè)具體的例子。創(chuàng)建自己的異常類，可以直接繼承Exception或者RuntimeException。區(qū)別是前者是簡稱類型的，而后者為檢查類型異常。Sun官方力挺傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，他建議開發(fā)者都是用檢查類型的異常，即你一定要去處理的異常。下面是定義的一個(gè)簡單的異常類.
- public class SimpleException extends Exception{
- SimpleException(){}
- SimpleException(String info){
- super(info);
- }
- }
我們覆寫了兩個(gè)構(gòu)造方法，這是有意義的。通過傳遞字符串參數(shù)，我們創(chuàng)建一個(gè)異常對(duì)象的時(shí)候，可以記錄下詳細(xì)的信息，這樣這個(gè)異常被捕獲的時(shí)候就會(huì)顯示我們之前定義的詳細(xì)信息。比如用下面的代碼測試一下我們定義的異常類：
- public class Test {
- public void fun() throws SimpleException{
- throw new SimpleException("throwing from fun");
- }
- public static void main(String[] args) {
- Test t = new Test();
- try{
- t.fun();
- }catch(SimpleException e){
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
運(yùn)行就會(huì)得到下面的結(jié)果 printStackTrace是打印調(diào)用棧的方法，他有三個(gè)重載方法，默認(rèn)的是將信息輸出到System.err。這樣我們就可以清晰的看到方法調(diào)用的過程，有點(diǎn)像操作系統(tǒng)中的中斷，保護(hù)現(xiàn)場。
| SimpleException: throwing from fun at Test.fun(Test.java:4) at Test.main(Test.java:9) |
略微麻煩的語法
我們自己實(shí)現(xiàn)的異常有時(shí)候會(huì)用到繼承這些特性，在異常繼承的時(shí)候有一些限制。那就是子類不能拋出基類或所實(shí)現(xiàn)的接口中沒有拋出的異常.比如有如下的接口：
- public interface InterfaceA {
- public void f() throws IOException;
- }
我們的Test類實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口，那么Test的f方法要么不拋出異常，要么只能拋出IOException，其實(shí)關(guān)于這里還有更瑣碎的規(guī)矩，詳細(xì)可以參考《Java Puzzlers》第37個(gè)謎題。所以這和傳統(tǒng)的繼承和實(shí)現(xiàn)接口正好相反，面向?qū)ο蟮睦^承是擴(kuò)大化，而這正好是縮小了。
關(guān)于checked和unchecked的論戰(zhàn)
傳統(tǒng)的觀點(diǎn)里，sun認(rèn)為"因?yàn)?Java 語言并不要求方法捕獲或者指定運(yùn)行時(shí)異常，因此編寫只拋出運(yùn)行時(shí)異常的代碼或者使得他們的所有異常子類都繼承自 RuntimeException ，對(duì)于程序員來說是有吸引力的。這些編程捷徑都允許程序員編寫 Java 代碼而不會(huì)受到來自編譯器的所有挑剔性錯(cuò)誤的干擾，并且不用去指定或者捕獲任何異常。 盡管對(duì)于程序員來說這似乎比較方便，但是它回避了 Java 的捕獲或者指定要求的意圖，并且對(duì)于那些使用您提供的類的程序員可能會(huì)導(dǎo)致問題。"他強(qiáng)調(diào)盡量不使用unchecked異常。
但《Thinking in java》的作者Eckel卻改變了自己的想法， 他在自己博客上的一篇文章（這篇文章很好，表達(dá)也很簡單）專門列舉了使用checked異常的弊端。他指出正式檢查類型讓導(dǎo)致了很多的異常不能被程序員發(fā)現(xiàn)。開發(fā)人員有更大的自由去決定是不是要處理一個(gè)異常。即使忘記處理了某個(gè)異常，他也會(huì)在某個(gè)地方拋出來被發(fā)現(xiàn)，而不至于丟失。checked異常使得代碼的可讀性變差，并且正在暗暗的鼓勵(lì)人們?nèi)パ蜎]異常。現(xiàn)在很多IDE都在提醒我們，某個(gè)方法要跑出異常，然后甚至自動(dòng)幫我們生成catch或者throw。這是非常可怕的行為，這導(dǎo)致了我們很多catch語句里面什么都沒有，就像一個(gè)陷阱一樣。
checked異常帶來的另一個(gè)問題是，代碼的難維護(hù)性，因?yàn)橐诜椒暶魃霞由蟭hrows，如果方法的實(shí)現(xiàn)發(fā)生了某個(gè)變化，有了新的異常，那么我們不得不去修改方法的聲明。還有一點(diǎn)不好的就是不能明確的暴露異常的特征。比如我們登錄成績系統(tǒng)的時(shí)候，如果用戶名注冊(cè)，我們可能期待一個(gè)NoSuchStudentException但是實(shí)際看到的可能是一個(gè)SQLException。《Effective java》中第 43 條：拋出與抽象相適應(yīng)的異常。講的就是這個(gè)原則，即拋出的異常應(yīng)該是和抽象的概念一致的，比如我們?cè)谝粋€(gè)系統(tǒng)無論遇到什么具體的問題，但是大部分我們看到的都只是SQLException而已。
關(guān)于如何選擇，Bloch的建議是為可恢復(fù)的條件使用檢查型異常，為編程錯(cuò)誤使用運(yùn)行時(shí)異常。我的感覺是選擇檢查的異常就一定要”處理“,當(dāng)然此處的處理一定是真正的處理而不是空寫一個(gè)catch語句而已。不知道未來的java會(huì)怎樣對(duì)待checked和unchecked，畢竟現(xiàn)在java是唯一一個(gè)支持檢查異常的主流編程語言了。
好的原則
Fail Fast:就是要盡早的拋出異常，這樣有有助于更加精確的定位出錯(cuò)的地點(diǎn)和原因。這個(gè)也比較好理解，比如用戶名字不合法的時(shí)候馬上拋出，UserNameIllegalException，如果沒有及時(shí)拋出異常，那么不合法的名字可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)SQLException,但是程序報(bào)給你一個(gè)SQLException,你卻很難直接得知一定是用戶名不合法造成的。Fail Fast這種思想，在java實(shí)現(xiàn)ArrayList的機(jī)制中也有很好的體現(xiàn)。
Catch late:不要在方法內(nèi)部過早的處理異常，特別是什么也不做的處理，那就更加的可怕了。因?yàn)槿绻?ldquo;無作為”的處理很可能導(dǎo)致后面繼續(xù)出現(xiàn)新的異常（比如錯(cuò)誤的用戶名會(huì)引發(fā)后面一些列錯(cuò)誤，程序還不能處理好錯(cuò)誤的用戶名，后面的就更處理不了了），這就給調(diào)試增加了很大的困難。一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)是將異常處理交給調(diào)用者，方法只在及時(shí)的地方拋出異常，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的方式就是給方法聲明throws，標(biāo)出所有可能要拋出的異常。
Doc：文檔的重要性，特別是非檢查的異常，一定要在文檔中注明。
異常處理是java非常重要的特性，上面是一些關(guān)于異常使用的討論，當(dāng)然更多知識(shí)還是需要實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)。
原文鏈接：http://www.cnblogs.com/octobershiner/archive/2012/12/20/2827120.html
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