如何優(yōu)雅地處理程序異常，真的是一門學問
- 修復若干 bug
- 殺了某程序員祭天，并成功解決掉他遺留的 bug
作為一名負責任的程序員，我們當然希望程序不會出現(xiàn) bug，因為 bug 出現(xiàn)的越多，間接地證明了我們的編程能力越差，至少領(lǐng)導是這么看的。
事實上，領(lǐng)導是不會拿自己的腦袋宣言的：“我們的程序絕不存在任何一個 bug?！钡敵绦虺霈F(xiàn) bug 的時候，領(lǐng)導會毫不猶豫地選擇讓程序員背鍋。
為了讓自己少背鍋，我們可以這樣做：
- 在編碼階段合理使用異常處理機制，并記錄日志以備后續(xù)分析
- 在測試階段進行大量有效的測試，在用戶發(fā)現(xiàn)錯誤之前發(fā)現(xiàn)錯誤
還有一點需要做的是，在敲代碼之前，學習必要的編程常識，做到兵馬未動，糧草先行。
Java 異常的層次圖
圖片
Error 類異常描述了 Java 運行時系統(tǒng)的內(nèi)部錯誤，比如最常見的 OutOfMemoryError 和 NoClassDefFoundError。
導致 OutOfMemoryError 的常見原因有以下幾種：
- 內(nèi)存中加載的數(shù)據(jù)量過于龐大，如一次從數(shù)據(jù)庫取出過多數(shù)據(jù)；
- 集合中的對象引用在使用完后未清空，使得 JVM 不能回收；
- 代碼中存在死循環(huán)或循環(huán)產(chǎn)生過多重復的對象；
- 啟動參數(shù)中內(nèi)存的設(shè)定值過??；
OutOfMemoryError 的解決辦法需要視情況而定，但問題的根源在于程序的設(shè)計不夠合理，需要通過一些性能檢測才能找得出引發(fā)問題的根源。
導致 NoClassDefFoundError 的原因只有一個，Java 虛擬機在編譯時能找到類，而在運行時卻找不到。
圖片
NoClassDefFoundError 的解決辦法，我截了一張圖，如上所示。當一個項目引用了另外一個項目時，切記這一步！
Exception（例外）通?？煞譃閮深?，一類是寫代碼的人造成的，比如訪問空指針（NullPointerException）。應當在敲代碼的時候進行檢查，以杜絕這類異常的發(fā)生。
if (str == null || "".eqauls(str)) {
}另外一類異常不是寫代碼的人造成的，要么需要拋出，要么需要捕獲，比如說常見的 IOException。拋出的示例。
public static void main(String[] args) throws IOException {
InputStream is = new FileInputStream("test.txt");
int b;
while ((b = is.read()) != -1) {
}
}捕獲的示例。
public static void main(String[] args) {
try {
InputStream is = new FileInputStream("test.txt");
int b;
while((b = is.read()) != -1) {
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}當拋出異常的時候，剩余的代碼就會終止執(zhí)行，這時候一些資源就需要主動回收。
Java 的解決方案就是 finally 子句——不管異常有沒有被捕獲，finally 子句里的代碼都會執(zhí)行。
在下面的示例當中，輸入流將會被關(guān)閉，以釋放資源。
public static void main(String[] args) {
InputStream is = null;
try {
is = new FileInputStream("test.txt");
int b;
while ((b = is.read()) != -1) {}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
is.close();
}
}但我總覺得這樣的設(shè)計有點問題，因為 close() 方法同樣會拋出 IOException：
public void close() throws IOException {}也就是說，調(diào)用 close() 的 main 方法要么需要拋出 IOException，要么需要在 finally 子句里重新捕獲 IOException。
選擇前一種就會讓 try catch 略顯尷尬，就像下面這樣。
public static void main(String[] args) throws IOException {
InputStream is = null;
try {
is = new FileInputStream("test.txt");
int b;
while ((b = is.read()) != -1) {}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
is.close();
}
}選擇后一種會讓代碼看起來很臃腫，就像下面這樣。
public static void main(String[] args) {
InputStream is = null;
try {
is = new FileInputStream("test.txt");
int b;
while ((b = is.read()) != -1) {}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
is.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}總之，我們需要另外一種更優(yōu)雅的解決方案。JDK7 新增了 Try-With-Resource 語法：如果一個類（比如 InputStream）實現(xiàn)了 AutoCloseable 接口，那么就可以將該類的對象創(chuàng)建在 try 關(guān)鍵字后面的括號中，當 try-catch 代碼塊執(zhí)行完畢后，Java 會確保該對象的 close方法被調(diào)用。示例如下。
public static void main(String[] args) {
try (InputStream is = new FileInputStream("test.txt")) {
int b;
while ((b = is.read()) != -1) {
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}異常處理的一些心得
1）盡量捕獲原始的異常
實際應該捕獲 FileNotFoundException，卻捕獲了泛化的 Exception。示例如下。
InputStream is = null;
try {
is = new FileInputStream("test.txt");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}這樣做的壞處顯而易見：假如你喊“王二”，那么我就敢答應；假如你喊“老王”，那么我還真不敢答應，萬一你喊的我妹妹“王三”呢？很多初學者誤以為捕獲泛化的 Exception 更省事，但也更容易讓人“丈二和尚摸不著頭腦”。相反，捕獲原始的異常能夠讓協(xié)作者更輕松地辨識異常類型，更容易找出問題的根源。
2）盡量不要打印堆棧后再拋出異常
當異常發(fā)生時打印它，然后重新拋出它，以便調(diào)用者能夠適當?shù)靥幚硭＞拖裣旅孢@段代碼一樣。
public static void main(String[] args) throws IOException {
try (InputStream is = new FileInputStream("test.txt")) {
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
throw e;
}
}這似乎考慮得很周全，但是這樣做的壞處是調(diào)用者可能也打印了異常，重復的打印信息會增添排查問題的難度。
java.io.FileNotFoundException: test.txt (系統(tǒng)找不到指定的文件。)
at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)
at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:138)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:93)
at learning.Test.main(Test.java:10)
Exception in thread "main" java.io.FileNotFoundException: test.txt (系統(tǒng)找不到指定的文件。)
at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)
at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:138)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:93)
at learning.Test.main(Test.java:10)3）千萬不要用異常處理機制代替判斷
我曾見過類似下面這樣奇葩的代碼，本來應該判 null 的，結(jié)果使用了異常處理機制來代替。
public static void main(String[] args) {
try {
String str = null;
String[] strs = str.split(",");
} catch (NullPointerException e) {
e.printStackTrace();
}
}捕獲異常相對判斷花費的時間要多得多！我們可以模擬兩個代碼片段來對比一下。代碼片段 A：
long a = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
try {
String str = null;
String[] strs = str.split(",");
} catch (NullPointerException e) {
}
}
long b = System.currentTimeMillis();
System.out.println(b - a);代碼片段 B：
long a = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
String str = null;
if (str != null) {
String[] strs = str.split(",");
}
}
long b = System.currentTimeMillis();
System.out.println(b - a);100000 萬次的循環(huán)，代碼片段 A（異常處理機制）執(zhí)行的時間大概需要 1983 毫秒；代碼片段 B（正常判斷）執(zhí)行的時間大概只需要 1 毫秒。這樣的比較雖然不夠精確，但足以說明問題。
4）不要盲目地過早捕獲異常
如果盲目地過早捕獲異常的話，通常會導致更嚴重的錯誤和其他異常。請看下面的例子。
InputStream is = null;
try {
is = new FileInputStream("test.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
int b;
try {
while ((b = is.read()) != -1) {
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
finally {
try {
is.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}假如文件沒有找到的話，InputStream 的對象引用 is 就為 null，新的 NullPointerException 就會出現(xiàn)。
java.io.FileNotFoundException: test.txt (系統(tǒng)找不到指定的文件。)
at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)
at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:138)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:93)
at learning.Test.main(Test.java:12)
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at learning.Test.main(Test.java:28)NullPointerException 并不是程序出現(xiàn)問題的本因，但實際上它出現(xiàn)了，無形當中干擾了我們的視線。正確的做法是延遲捕獲異常，讓程序在第一個異常捕獲后就終止執(zhí)行。
好了，關(guān)于異常我們就說到這。
異常處理是程序開發(fā)中必不可少的操作之一，但如何正確優(yōu)雅地對異常進行處理卻是一門學問，好的異常處理機制可以確保程序的健壯性，提高系統(tǒng)的可用率。
