Java36讲笔记 第二讲Exception和Error有什么区别·

Exception和Error有什么区别 ,另外,运行时异常与一般异常有什么区别?

1.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都会导致程序处于非正常的、不可恢复正常的状态。既然是非正常情况,所以与便于也不需要捕获,常见的比如OutOfMemoryError之类,都是Error的子类。

Exception分为可检查异常和不检查异常,可检查异常在源代码里必须显示地进行捕获处理,这是编译器检查的一部分。前面我介绍的不可查的Error,是Throwable不是Exception。

不检查异常就是所谓的运行时异常,类似NillPointerException、ArrayIndexOfBoundsException之类,通常是可以编码避免的逻辑错误,具体根据需要要来判断是否需要捕获,并不会在编译期强制要求。

try(BufferReader br = new BufferReader(....);
BufferWriter bw = new BufferWriter(....)){
catch(IOException|XException e){
//handle it
}
}

更加便利的特性,比如说try-catch-resources和multple catch

try{

//业务代码
Thread.sleep(1000l);

}catch(Exception e){

//Ignore it
}

违反了异常处理的两个基本原则

1、尽量不要捕获Exception这样的通用异常,而是应该捕获特定异常

2、不要生吞异常

如果我们不把异常抛出来,或者也没有输出到日志(Logger)之类,程序可能在后续代码以不可控的方式结束。没人能够轻易判断究竟是哪里抛出了异常,以及是什么原因产生了异常。

再来看看第二段代码

try {
   // 业务代码
   // …
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
这段代码作为一段实验代码,它是没有任何问题的,但是在产品代码中,通常都不允许这样处理。你先思考一下这是为什么呢?

我们先来看看printStackTrace()的文档,开头就是“Prints this throwable and its backtrace to the standard error stream”。问题就在这里,在稍微复杂一点的生产系统中,标准出错(STERR)不是个合适的输出选项,因为你很难判断出到底输出到哪里去了。

尤其是对于分布式系统,如果发生异常,但是无法找到堆栈轨迹(stacktrace),这纯属是为诊断设置障碍。所以,最好使用产品日志,详细地输出到日志系统里。

我们接下来看下面的代码段,体会一下Throw early, catch late 原则。

public void readPreferences(String fileName){
     //...perform operations... 
    InputStream in = new FileInputStream(fileName);
     //...read the preferences file...
}
如果 fileName 是 null,那么程序就会抛出 NullPointerException,但是由于没有第一时间暴露出问题,堆栈信息可能非常令人费解,往往需要相对复杂的定位。这个 NPE 只是作为例子,实际产品代码中,可能是各种情况,比如获取配置失败之类的。在发现问题的时候,第一时间抛出,能够更加清晰地反映问题。

我们可以修改一下,让问题“throw early”,对应的异常信息就非常直观了。

public void readPreferences(String filename) {
    Objects. requireNonNull(filename);
    //...perform other operations... 
    InputStream in = new FileInputStream(filename);
     //...read the preferences file...
}
至于“catch late”,其实是我们经常苦恼的问题,捕获异常后,需要怎么处理呢?最差的处理方式,就是我前面提到的“生吞异常”,本质上其实是掩盖问题。如果实在不知道如何处理,可以选择保留原有异常的 cause 信息,直接再抛出或者构建新的异常抛出去。在更高层面,因为有了清晰的(业务)逻辑,往往会更清楚合适的处理方式是什么。

有的时候,我们会根据需要自定义异常,这个时候除了保证提供足够的信息,还有两点需要考虑:

是否需要定义成 Checked Exception,因为这种类型设计的初衷更是为了从异常情况恢复,作为异常设计者,我们往往有充足信息进行分类。
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。
业界有一种争论(甚至可以算是某种程度的共识),Java 语言的 Checked Exception 也许是个设计错误,反对者列举了几点:

Checked Exception 的假设是我们捕获了异常,然后恢复程序。但是,其实我们大多数情况下,根本就不可能恢复。Checked Exception 的使用,已经大大偏离了最初的设计目的。

Checked Exception 不兼容 functional 编程,如果你写过 Lambda/Stream 代码,相信深有体会。

很多开源项目,已经采纳了这种实践,比如 Spring、Hibernate 等,甚至反映在新的编程语言设计中,比如 Scala 等。 如果有兴趣,你可以参考:

http://literatejava.com/exceptions/checked-exceptions-javas-biggest-mistake/。

当然,很多人也觉得没有必要矫枉过正,因为确实有一些异常,比如和环境相关的 IO、网络等,其实是存在可恢复性的,而且 Java 已经通过业界的海量实践,证明了其构建高质量软件的能力。我就不再进一步解读了,感兴趣的同学可以点击链接,观看 Bruce Eckel 在 2018 年全球软件开发大会 QCon 的分享 Failing at Failing: How and Why We've Been Nonchalantly Moving Away From Exception Handling。

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。

所以,对于部分追求极致性能的底层类库,有种方式是尝试创建不进行栈快照的 Exception。这本身也存在争议,因为这样做的假设在于,我创建异常时知道未来是否需要堆栈。问题是,实际上可能吗?小范围或许可能,但是在大规模项目中,这么做可能不是个理智的选择。如果需要堆栈,但又没有收集这些信息,在复杂情况下,尤其是类似微服务这种分布式系统,这会大大增加诊断的难度。

当我们的服务出现反应变慢、吞吐量下降的时候,检查发生最频繁的 Exception 也是一种思路。关于诊断后台变慢的问题,我会在后面的 Java 性能基础模块中系统探讨。

今天,我从一个常见的异常处理概念问题,简单总结了 Java 异常处理的机制。并结合代码,分析了一些普遍认可的最佳实践,以及业界最新的一些异常使用共识。最后,我分析了异常性能开销,希望对你有所帮助。

一课一练
关于今天我们讨论的题目你做到心中有数了吗?可以思考一个问题,对于异常处理编程,不同的编程范式也会影响到异常处理策略,比如,现在非常火热的反应式编程(Reactive Stream),因为其本身是异步、基于事件机制的,所以出现异常情况,决不能简单抛出去;另外,由于代码堆栈不再是同步调用那种垂直的结构,这里的异常处理和日志需要更加小心,我们看到的往往是特定 executor 的堆栈,而不是业务方法调用关系。对于这种情况,你有什么好的办法
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大神 回复:

在Java世界里,异常的出现让我们编写的程序运行起来更加的健壮,同时为程序在调试、运行期间发生的一些意外情况,提供了补救机会;即使遇到一些严重错误而无法弥补,异常也会非常忠实的记录所发生的这一切。以下是文章心得感悟:

1 不要推诿或延迟处理异常,就地解决最好,并且需要实实在在的进行处理,而不是只捕捉,不动作。

2 一个函数尽管抛出了多个异常,但是只有一个异常可被传播到调用端。最后被抛出的异常时唯一被调用端接收的异常,其他异常都会被吞没掩盖。如果调用端要知道造成失败的最初原因,程序之中就绝不能掩盖任何异常。

3 不要在finally代码块中处理返回值。

4 按照我们程序员的惯性认知:当遇到return语句的时候,执行函数会立刻返回。但是,在Java语言中,如果存在finally就会有例外。除了return语句,try代码块中的break或continue语句也可能使控制权进入finally代码块。

5 请勿在try代码块中调用return、break或continue语句。万一无法避免,一定要确保finally的存在不会改变函数的返回值。

6 函数返回值有两种类型:值类型与对象引用。对于对象引用,要特别小心,如果在finally代码块中对函数返回的对象成员属性进行了修改,即使不在finally块中显式调用return语句,这个修改也会作用于返回值上。

7 勿将异常用于控制流。

8 如无必要,勿用异常。

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