如何更好的进行异常处理

背景

在实际开发中，我们都希望程序可以一直按照期望的流程，无误的走下去。但是由于不可避免的内外部因素，可能导致出现异常的情况，轻则导致报错，重则数据错乱、服务不可用等情况。严重影响系统的稳定性，甚至是用户的使用体验，造成不利影响。

所以，我们在实际开发中，不要仅仅考虑正常的流程，还要考虑一些可能出现的异常情况，以及针对此异常的处理策略。异常处理逻辑是确保软件在运行时能够优雅地处理错误和异常情况的关键部分。

因此开发中，不仅要考虑如何满足功能需要，更要考虑好如何应对可能出现的异常情况。

为什么异常处理很重要

异常处理在开发中具有极其重要的作用，以下是一些解释为什么异常处理至关重要的理由：

程序稳定性： 软件在运行时可能会遇到各种意外情况，适当的异常处理能够防止这些情况导致程序崩溃或产生不可预测的行为，从而提高软件的稳定性和可靠性。稳定的系统，可以大大减少你焦头烂额的处理后续异常的时间，转而心无旁骛的专注于所做的功能。
用户体验： 用户可能会输入无效的数据或执行不正确的操作，如果不良的异常处理导致程序崩溃或错误信息不明确，将会影响用户体验。通过良好的异常处理，可以为用户提供更友好的反馈，帮助他们理解问题所在并采取适当的行动。
问题排查和调试： 当软件出现异常或错误时，良好的异常处理能够提供有用的错误信息和堆栈跟踪，帮助开发人员快速定位问题。这有助于缩短故障排除时间，提高开发效率。
数据完整性： 在处理数据库操作、文件读写等情况时，如果没有适当的异常处理，可能会导致数据损坏或丢失。通过捕获和处理异常，可以确保数据的完整性和一致性。
代码健壮性和可维护性： 异常处理是代码健壮性和可维护性的一部分。通过合理的异常处理，可以降低代码出现问题的概率，同时也使代码更易于维护，因为错误处理逻辑被封装在一处。
合规性要求： 某些行业或领域可能对软件的异常处理有特定的合规性要求，如医疗、金融等领域。合规性要求可能需要对异常情况进行详细的记录和报告。

总之，异常处理不仅仅是一种技术实践，更是确保软件在各种情况下稳定运行、用户满意、数据安全的重要手段。良好的异常处理策略有助于提高软件的质量和可靠性，减少潜在问题对业务的影响。

异常出现的场景有哪些

日常开发中，有许多常见的场景可能会导致异常的发生。我们在设计和实现程序时需要考虑的常见的，可能出现异常的场景：

请求输入： 请求输入数据的合法性、格式、长度和范围都需要验证，以避免错误数据导致异常。通过对数据数据的校验，使用卫语句快速失败不满足的情况，避免引发更深层次的异常；
网络请求： 网络请求可能因为连接超时、服务器错误、网络不稳定等原因而引发异常。
文件操作： 文件的读写、创建、删除等操作可能会因文件不存在、权限问题等导致异常。
数据库操作： 数据库查询、插入、更新、删除等操作可能会因数据不存在、数据格式错误、数据库连接问题等引发异常。
并发访问： 多个线程或进程同时访问共享资源时可能会引发并发相关的异常，如竞态条件、死锁等。
第三方调用： 调用外部的 API、服务、库时可能会因服务器不可用、响应错误等原因引发异常。
时间和日期处理： 错误的日期格式、时区问题、闰秒等可能引发时间和日期处理异常。
数值计算： 数值计算中的除零、溢出、无穷大等情况可能会引发数学计算异常。
内存管理： 动态内存分配和释放时，可能出现内存不足、内存泄漏等内存管理异常。
配置和环境： 错误的配置参数、环境变量、文件路径等可能会导致配置和环境相关的异常。
安全问题： 缺乏输入验证可能导致安全漏洞，如跨站脚本攻击（XSS）、SQL 注入等。
自然因素： 如电力中断、断网、硬件故障等突发因素可能导致异常。
版本兼容性： 不同版本的库、依赖或系统可能会引发兼容性问题。

在面对这些可能引发异常的场景时，应该根据情况进行适当的异常处理，以确保程序能够优雅地处理问题，避免崩溃或错误情况的发生，提高软件的稳定性和可靠性。

异常处理的优秀实践有哪些

开发过程中，有一些优秀的异常处理实践可以帮助你有效地应对可能出现的异常情况。以下是一些值得考虑的实践：

标明异常发生来源：这条很重要，在我们调用他人方法、或者第三方接口时，对方提供的接口，假如出现异常，但是异常显示确在我们的方法中，责任就在我方；因此，可在调用他人接口时，基于不信任，进行异常捕捉时，对异常进行封装，标识来源后再转发或处理；一方面方便定位异常出处，另一方面，也便于异常的责任归属；
明确的异常类型： 定义清晰的异常类型层次结构，使得异常的类型和含义更具可读性。这有助于开发人员更好地理解异常的来源和处理方法。
控制异常粒度： 将异常分类为粒度适当的层次，以便在捕获和处理异常时能够更有针对性地采取措施，不要不假思索的囊括整个代码块。
合理的异常处理策略： 在捕获异常后，根据异常的类型和情境，考虑是恢复、重试、忽略还是报告异常。避免仅仅简单地打印错误消息。
考虑异常告警机制：大多数情况下，我们往往忙于开发工作，不可能时刻人工去监控异常的发生，同时，更应尽量较少由用户来反馈异常情况，因为当用户反馈时，异常可能已经造成了一些不利影响。所以，在异常处理时，建立发生告警机制，通过邮件或消息，提醒相关人员，及时得知异常情况，以采取应对策略。一方面，可在异常发生时，及时告知，保持了时效性，同时，告知用户，将处理权交给用户，避免因用户的不知情而导致更大的问题；另一方面，通过异常告警相关人，方便进行责任划分，避免因通知不及时，导致责任在都在己方。
记录错误信息： 捕获异常时，记录有关异常的详细信息，包括堆栈跟踪、时间戳、异常的类型和上下文信息等。必要时，可对异常信息进行持久化，这有助于后续的排查和调试。
提供友好的用户反馈： 对于用户可见的异常，如用户输入错误，提供明确、友好的错误提示，帮助用户理解问题所在。
逐层处理异常： 在多层架构中，应该在合适的层次捕获和处理异常。低层应该更专注于资源管理和较细粒度的异常，高层则应该处理更高层次的业务逻辑异常。
资源的正确释放： 使用 try-finally 或 try-with-resources（在支持该特性的语言中）确保在异常发生时也能正确释放资源，避免资源泄漏。
自定义异常： 为特定的错误情况创建自定义异常类，以提供更具信息性的异常类型，同时可以携带额外的上下文信息。
日志记录： 在捕获异常时，将异常信息记录到日志中，以便后续分析和排查。日志可以为开发人员提供有关异常发生情况的详细信息。
异常处理流程测试： 在开发阶段，针对不同的异常情况编写单元测试和集成测试，以确保异常处理逻辑正确工作。
优雅降级：在可能失败的操作中实现优雅降级策略，以确保即使在异常情况下也能保持部分功能可用。
备用方案： 对于关键操作，考虑备用方案或容错策略，以便在异常情况下继续提供基本功能。
定期审查异常处理： 定期检查和审查异常处理代码，确保其适用性、正确性和一致性。

通过采用这些优秀的异常处理实践，你可以有效地应对各种可能出现的异常情况，提高程序的稳定性、可靠性和用户体验。