Java 編程時(shí)，總會(huì)遇到可預(yù)見(jiàn)或不可預(yù)知的異常情況获搏，程序如何處理好這些異常是保證程序穩(wěn)定健壯的無(wú)比重要。對(duì)于 Java，通過(guò) Throwable 類(lèi)的眾多子類(lèi)來(lái)描述程序遇到的各類(lèi)異常项贺，主要分為 Exception 和 Error。
-
Error: 一般指虛擬機(jī)相關(guān)問(wèn)題峭判，如系統(tǒng)崩潰开缎，內(nèi)存不足，調(diào)用棧溢出等嚴(yán)重問(wèn)題林螃，需要程序終止解決奕删。 -
Exception：程序可預(yù)測(cè)解決的異常，如訪問(wèn)異常文件導(dǎo)致的 IO 異常疗认，或者用戶(hù)自定義的異常完残，此類(lèi)異常通過(guò)合理處理，可不造成程序中斷横漏，保障了程序健壯性谨设。Exception中最主要的，又分為：- 檢查異常（checked exception）：若拋出此異常绊茧，方法后必須強(qiáng)制以
throws關(guān)鍵字進(jìn)行拋出聲明铝宵，例如IOException等 - 非檢查異常（unchecked exception）：無(wú)需拋出聲明，
RuntimeException均屬于非檢查異常，例如NullPointerException,IndexOutOfBoundsException等鹏秋。
- 檢查異常（checked exception）：若拋出此異常绊茧，方法后必須強(qiáng)制以
對(duì)于如何處理異常尊蚁，Java 采用的方法就是 try...catch...finally 。try 所括代碼侣夷，稱(chēng)為監(jiān)控區(qū)域（guarded region）横朋，該區(qū)域內(nèi)所有代碼拋出的異常，會(huì)被 catch 中匹配的 Exception 分支所捕獲百拓，此處父類(lèi)可捕獲子類(lèi)異常琴锭，最后在 finally 中處理收尾。
try...catch...finally 本身不難理解衙传，但原理上也有一些需要注意的地方决帖，下文也總結(jié)了些使用技巧。
原理剖析
討論 try...catch...finally 的原理蓖捶，最主要的是分析 throw 和 return 的最終狀態(tài)地回。以下段代碼舉例：
例一：
void test1() {
try {
test2();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("test1 - catch");
} finally {
throw new RuntimeException("test1 - finally");
}
}
void test2() {
throw new RuntimeException("test2");
}
public static void main(String[] args) {
Main main = new Main();
main.test1();
}
最終，這段代碼返回的會(huì)是那一個(gè)異常呢俊鱼？答案是 finally 中的那句
java.lang.RuntimeException: test1 - finally
at com.example.Main.test1(Main.java:20)
at com.example.Main.main(Main.java:30)
再來(lái)看刻像，若 try...catch...finally 中，每個(gè)代碼塊均含有 return并闲，那么返回什么呢细睡？看下例：
例二：
int test1() {
int i = 0;
try {
System.out.println("test1 - " + ++i);
test2(i);
System.out.println("test1 - " + ++i);
return ++i;
} catch (Exception e) {
System.out.println("test1 - catch - " + ++i);
return i + 10;
} finally {
System.out.println("test1 - finally - " + ++i);
return i + 100;
}
}
void test2(int i) {
System.out.println("test2 - " + i);
throw new RuntimeException("test2");
}
public static void main(String[] args) {
Main main = new Main();
System.out.println(main.test1());
}
返回如下，結(jié)果是 finally 中的返回值帝火。
test1 - 1
test2 - 1
test1 - catch - 2
test1 - finally - 3
103
可以注意到溜徙， <u>finally 語(yǔ)句塊是在控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句之前執(zhí)行的</u>，控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句有 throw, return 犀填。
這是因?yàn)槊染?Java 虛擬機(jī)編譯 finally 語(yǔ)句塊時(shí)，會(huì)把 finally 語(yǔ)句塊作為子程序宏浩，直接插入到 try 語(yǔ)句塊或者 catch 語(yǔ)句塊的控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句之前知残。
除了執(zhí)行順序，還有一點(diǎn)不可忽視比庄，就是在例一求妹、例二中，程序最終獲得的是 finally中拋出的異常以及返回值佳窑。這是因?yàn)橹苹校趫?zhí)行 finally 之前，try 或者 catch 語(yǔ)句塊會(huì)將其返回值保存到本地變量表（Local Variable Table）中神凑。待 finally 執(zhí)行完畢之后净神，再恢復(fù)保留的返回值到操作數(shù)棧中何吝，然后通過(guò) return 或者 throw 語(yǔ)句將其返回給該方法的調(diào)用者（invoker）。
那么鹃唯，若出現(xiàn)控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句的沖突時(shí)爱榕，以誰(shuí)為準(zhǔn)呢？我們是無(wú)法在一個(gè)塊語(yǔ)句中坡慌，同時(shí)定義 return 和 throw 的黔酥，編譯器會(huì)提示錯(cuò)誤，因?yàn)檫@兩條語(yǔ)句是無(wú)法都執(zhí)行的洪橘。這里所指的沖突跪者，是當(dāng) try...catch 中的控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句與 finally 中的同時(shí)出現(xiàn)了怎么辦？
看以下例子：
例三：
以下代碼會(huì)正常返回熄求，不會(huì)拋出異常渣玲。
int test1() {
int i = 0;
try {
System.out.println("test1 - " + ++i);
test2(i); // 同上
System.out.println("test1 - " + ++i);
return ++i;
} catch (Exception e) {
System.out.println("test1 - catch - " + ++i);
throw new RuntimeException("test1 - catch");
} finally {
System.out.println("test1 - finally - " + ++i);
return i + 10;
}
}
test1 - 1
test2 - 1
test1 - catch - 2
test1 - finally - 3
13
以下代碼會(huì)拋出異常
int test1() {
int i = 0;
try {
System.out.println("test1 - " + ++i);
test2(i); // 同上
System.out.println("test1 - " + ++i);
return ++i;
} catch (Exception e) {
System.out.println("test1 - catch - " + ++i);
return i + 10;
} finally {
System.out.println("test1 - finally - " + ++i);
throw new RuntimeException("test1 - finally");
}
}
test1 - 1
test2 - 1
test1 - catch - 2
test1 - finally - 3
Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: test1 - finally
at com.example.Main.test1(Main.java:26)
at com.example.Main.main(Main.java:37)
根據(jù)例三，可以發(fā)現(xiàn)弟晚，當(dāng)控制轉(zhuǎn)移同時(shí)出現(xiàn)時(shí)柜蜈，是以 finally 中的為準(zhǔn)的，無(wú)論該控制轉(zhuǎn)移是 return 還是throw指巡。
以上幾例可以看到，finally 中的控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句會(huì)影響到返回值和返回的異常棧隶垮，那若 finally 不含 return 和 throw 呢藻雪？會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生什么影響呢？看看例四：
int test1() {
int i = 0;
try {
System.out.println("test1 - " + ++i);
test2(i);
System.out.println("test1 - " + ++i);
return ++i;
} catch (Exception e) {
System.out.println("test1 - catch - " + ++i);
return i;
} finally {
System.out.println("test1 - finally - " + ++i);
}
}
test1 - 1
test2 - 1
test1 - catch - 2
test1 - finally - 3
2
可見(jiàn)狸吞，finally 中 i 已經(jīng)是 3 了勉耀，但返回值還是 2。這是因?yàn)?finally 中的控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句會(huì)修改本地變量表中的返回值和異常棧蹋偏，但其他情況便斥，是無(wú)法修改已經(jīng)保存在本地變量表中的返回值和異常棧的，因此威始，finally 中對(duì) i 的變更枢纠，不會(huì)體現(xiàn)在返回值上。這是需要注意的黎棠！
根據(jù)以上實(shí)例晋渺，可以總結(jié)到：
-
finally語(yǔ)句塊是在控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句（僅針對(duì)try...catch...finally塊而言，塊外的程序轉(zhuǎn)移不在討論范圍之內(nèi)）之前執(zhí)行的脓斩，控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句有throw,return - 在執(zhí)行
finally之前木西，程序會(huì)將try或者catch中的返回值和異常棧存入本地變量表 - 若
finally中無(wú)控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句（return 和 throw），則程序返回之前本地變量表中的返回值和異常棧随静；- 需要注意的是八千，若
finally中無(wú)控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句吗讶，那么即使在finally中變更返回的變量的值，是不會(huì)影響返回值的恋捆。 - 若
try...catch也不涉及控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句照皆，程序?qū)㈨樞驁?zhí)行，finally中對(duì)方法內(nèi)變量的變更均有效
- 需要注意的是八千，若
- 若
finally中含有控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句鸠信，則以finally中的控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句為準(zhǔn)纵寝，即無(wú)論finally中含有return還是throw，均以該語(yǔ)句為準(zhǔn)星立，會(huì)覆蓋原本地變量表中的返回值或異常棧的內(nèi)容爽茴。
最佳實(shí)踐
Java 的異常處理其實(shí)并不難，明白后總結(jié)了以下幾點(diǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)绰垂。
準(zhǔn)確定義
盡可能準(zhǔn)確匹配的定義捕獲異常室奏，不要一刀切的處理。這樣會(huì)掩蓋諸多開(kāi)發(fā)時(shí)未意識(shí)到的問(wèn)題劲装，這是非常危險(xiǎn)的胧沫。
Tip1: 永遠(yuǎn)不要直接 catch(Throwable e)
Java 異常中的 Error 也繼承 Throwable，若直接捕獲 Throwable 要么會(huì)掩蓋一些 JVM 造成的錯(cuò)誤占业，又或者造成代碼無(wú)法按計(jì)劃執(zhí)行（有些 JVM 錯(cuò)誤不會(huì)被 catch捕獲绒怨，和開(kāi)發(fā)人員預(yù)想邏輯相違背）。
Tip2: 準(zhǔn)確 throws 檢查異常
當(dāng)需要 throws 時(shí)谦疾，不要將異常定義過(guò)泛南蹂，定義過(guò)泛會(huì)破壞檢查異常的意義。若直接 throws Exception念恍，那么代碼如果需要拋出其他的檢查異常六剥，上層調(diào)用永遠(yuǎn)無(wú)法知道
// 不推薦
void test() throws Exception {}
// Correct!
void test() throws SpecException1, SpecException2 {}
Tip3: 明確 catch的異常類(lèi)型
當(dāng)需要 catch 時(shí)，需要明確捕獲異常類(lèi)型峰伙。若只是泛泛的 catch(Exception e)疗疟，會(huì)造成：
- 若底層重構(gòu)，拋出其他類(lèi)別的異常時(shí)瞳氓，也會(huì)被簡(jiǎn)單的捕獲策彤，無(wú)法被上層感知
- 模糊了程序邏輯，掩蓋了可能存在的未被開(kāi)發(fā)人員考慮到的問(wèn)題
// 不推薦
try {
// do something
} catch (Exception e) {}
// 推薦
try {
// do something
} catch (SpecException1 e) {
} catch (SpecException2 e) {}
妥善處理
異常棧包含著豐富的信息匣摘，幫助開(kāi)發(fā)人員定位問(wèn)題锅锨。
因此最佳的異常棧，應(yīng)該由問(wèn)題發(fā)生處拋出恋沃，不應(yīng)該被肆意的覆蓋或者“吞食”必搞；拋出的異常棧，需要合理的輸出囊咏，能妥善的告知開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行問(wèn)題的定位恕洲。
Tip4：早 throw 晚 catch
編碼時(shí)塔橡，應(yīng)該盡早拋出異常，并在有足夠信息后再捕獲異常進(jìn)行妥善處理霜第。
如果有些異常暫時(shí)無(wú)法處理葛家，不要為了catch 而catch，而應(yīng)該繼續(xù) throw泌类。
Tip5: 吞食有害 harmful if swallowed
《Java 編程思想》中提到癞谒，“被檢查的異常” 的處理方法是方法后面跟著 throws 顯式聲明的異常刃榨。這會(huì)強(qiáng)制讓開(kāi)發(fā)人員在未就緒時(shí)處理這個(gè)錯(cuò)誤弹砚，有時(shí)開(kāi)發(fā)人員為了“取巧”，經(jīng)常會(huì) swallow it枢希，這不是太好的設(shè)計(jì)桌吃。所謂 “swallow” 是如下代碼
void test() {
try{
method(); // throws checked exception
} catch (Exception e) {
System.out.println("exception"); // exception 被“吞”，異常棧不再能被追溯
}
}
此時(shí)苞轿，檢查的異常被不合理的處理了茅诱，會(huì)導(dǎo)致難以排查問(wèn)題。
若出現(xiàn)暫時(shí)不想處理搬卒，不要隨意的用 try...catch...finally 進(jìn)行處理瑟俭，可以有兩種辦法，一是可以將異常包入 RuntimeException() 中處理：
void test() {
try{
method();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
二是繼續(xù) throws 拋出契邀，由更上層調(diào)用進(jìn)行處理摆寄。
Tip6：維護(hù)異常棧信息，切勿輕易丟棄
有時(shí)開(kāi)發(fā)人員會(huì)自定義異常類(lèi)蹂安，切記合理包裝異常棧，不要輕易丟棄锐帜。如下田盈，自定義的 MyException 異常類(lèi)，構(gòu)造函數(shù)允許僅接收字符串缴阎，但在 throw new MyException(e.getMessage()) 時(shí)允瞧，e.getMessage() 會(huì)丟失異常棧信息。
class MyException extends RuntimeException {
MyException(String msg) {
super(msg);
}
MyException(Throwable e) {
super(e);
}
}
void test() {
try {
// do something
} catch (Exception e) {
// 不推薦
// throw new MyException(e.getMessage());
// 推薦
throw new MyException(e);
}
}
又或者底層方法拋出了異常 SpecException1蛮拔，但在上層調(diào)用捕獲后述暂，開(kāi)發(fā)人員又以 SpecException2 拋出了。那么就丟失了 SpecException1 拋出時(shí)的異常棧建炫，問(wèn)題定位就不夠準(zhǔn)確了畦韭。若有額外補(bǔ)充異常信息的需求，也請(qǐng)將異常棧一同傳遞肛跌。如下舉例
// 不推薦
try {
// do something
} catch (SpecException1 e) {
throw new SpecException2("some info");
}
// 推薦
try {
// do something
} catch (SpecException1 e) {
throw new SpecException2("some info", e);
}
Tip7: 過(guò)猶不及艺配，一條異常不要輸出兩遍察郁。要么記錄，要么拋出转唉，不要一起執(zhí)行
tip6 告誡不要輕易丟棄異常棧皮钠，但是這一條告誡也不要過(guò)多的輸出異常信息。
這是因?yàn)檫^(guò)多的輸出赠法，會(huì)對(duì)開(kāi)發(fā)人員造成混淆麦轰，不利于日志的分析（往往是自動(dòng)化進(jìn)行）。當(dāng)異常信息過(guò)多時(shí)砖织，還要去分辨是不是同一個(gè)異常造成的款侵，太浪費(fèi)時(shí)間了。
簡(jiǎn)單的講镶苞，一條異常不應(yīng)該輸出多遍喳坠。開(kāi)發(fā)人員一般不會(huì)在同一代碼塊中多次輸出異常。但可能會(huì)有以下情況：
// 不推薦
try {
// do something
} catch (SpecException1 e) {
logger.debug("exception: " + e);
throw e;
}
以上代碼茂蚓，既對(duì)異常進(jìn)行了日志輸出壕鹉，又再一次拋出了異常。
拋出異常的目的聋涨，是為了被上層調(diào)用捕獲晾浴，由于上層調(diào)用并不知底層調(diào)用已經(jīng)對(duì)異常進(jìn)行了輸出（底層封裝和上層調(diào)用并非由同一開(kāi)發(fā)人員完成），往往會(huì)在此對(duì)異常進(jìn)行再次的輸出牍白。
又或者脊凰，由框架默認(rèn)統(tǒng)一處理了拋出的異常∶龋總之狸涌，造成異常輸出兩遍。
這需要避免最岗。
Tip8: 異常應(yīng)由一行日志代碼輸出
將一個(gè)異常帕胆，分多條日志輸出。日志不多時(shí)般渡，可能還可以保證兩條日志的連續(xù)性懒豹。但服務(wù)往往是多線程，日志也可能歸集了分布式服務(wù)的信息驯用，這造成代碼中連續(xù)的輸出脸秽，實(shí)際在日志文件中相隔成千上萬(wàn)行，難以排查問(wèn)題蝴乔。
因此建議记餐，將異常在一條日志代碼中輸出。
// 不推薦
try {
// do something
} catch (SpecException1 e) {
logger.debug("exception: " + e.getMessage());
logger.debug("trace: " + e);
}
// 推薦
try {
// do something
} catch (SpecException1 e) {
logger.debug("exception: " + e.getMessage() + "薇正， trace: " + e);
}
Tip9: 不要只是簡(jiǎn)單的打印異常
不要只是簡(jiǎn)單的將異常打印剥扣。如果是調(diào)用的方法巩剖，簡(jiǎn)單的打印異常，上層調(diào)用并無(wú)法感知钠怯，而認(rèn)為調(diào)用正確佳魔，這會(huì)造成更多的異常發(fā)生。
一定要妥善處理晦炊。
如果異常拋出到最上層鞠鲜，那么可以打印，但也不要直接將異常直接拋給用戶(hù)断国。因?yàn)檫@樣的信息贤姆，對(duì)用戶(hù)而言是沒(méi)有任何意義的，甚至可能暴露了系統(tǒng)的問(wèn)題稳衬，給攻擊者可乘之機(jī)霞捡。
因此，可以在系統(tǒng)最上層調(diào)用中薄疚，統(tǒng)一打印異常碧信，并將異常進(jìn)行封裝，轉(zhuǎn)換為用戶(hù)可理解的錯(cuò)誤信息街夭。
關(guān)注 finally
Tip10: finally 中不要return 和 throw
看了之前的原理剖析砰碴，可以知道 finally 中的 return 和 throw 會(huì)覆蓋 try...catch 中的值。
因此不建議在 finally 中 return 或 throw 板丽。但有時(shí)呈枉，throw 會(huì)比較隱蔽，例如以下代碼埃碱，method2 可能在調(diào)用是拋出異常猖辫，若不處理，就會(huì)覆蓋 method1 拋出的異常砚殿。因此啃憎，需要用 try...catch...finally 再次包一下。
// 不推薦
try {
method1();
} finally {
throw new MyException();
}
// 需關(guān)注 method2
try {
method1();
} finally {
method2();
}
// 推薦
try {
method1();
} finally {
try {
method2();
} catch (SpecException e) {
// do something
} finally {
// do something
}
}
Tip11: 記得在 finally 中釋放資源
記得在 finally 中釋放資源瓮具，避免資源浪費(fèi)荧飞。一般是釋放管道凡人、連接等名党。
或者使用 Java 7 的寫(xiě)法：
try(open the resouces) {
// do something
}
其他注意點(diǎn)
Tip12: 不要將 try...catch...finally 作為流程控制
這會(huì)導(dǎo)致代碼混亂不堪，難以閱讀挠轴，重構(gòu)困難传睹。異常處理不是這么用的！為了同事的發(fā)際線岸晦，請(qǐng)珍惜這段緣欧啤。
Tip13: 巧妙的使用模板代碼睛藻，避免 try...catch...finally 的冗余
常見(jiàn)的是文件的開(kāi)啟關(guān)閉，數(shù)據(jù)庫(kù)連接的開(kāi)啟和關(guān)閉等邢隧。例如：
class DBUtil{
public static void closeConnection(Connection conn){
try{
conn.close();
} catch(Exception ex){
//Log Exception - Cannot close connection
}
}
}
public void dataAccessCode() {
Connection conn = null;
try{
conn = getConnection();
// do something
} finally{
DBUtil.closeConnection(conn);
}
}
Tip14: 異常對(duì)性能的影響
處理異常對(duì) JVM 而言店印，是比較消耗性能的，因?yàn)樾枰~外的去維護(hù)異常棧倒慧。
調(diào)用一個(gè)拋出異常的方法的資源消耗按摘，要比調(diào)用一個(gè)一般方法多。
因此纫谅，需要平衡好異常拋出的層級(jí)炫贤，避免過(guò)多層級(jí)的異常棧傳遞。更要注意付秕，在循環(huán)中的異常兰珍。
Tip15: JavaDoc 注釋說(shuō)明
注釋不規(guī)范，同事淚兩行询吴。
雖然我覺(jué)得優(yōu)秀的程序員寫(xiě)的清晰富有邏輯的代碼掠河，足以說(shuō)明代碼所解決的問(wèn)題。但實(shí)際生產(chǎn)中汰寓，往往是過(guò)高的要求了口柳。所以，還是寫(xiě)好代碼注釋吧有滑。
參考 JDK 代碼注釋來(lái)寫(xiě)跃闹，使用 @throws，例如以下是 java.io.File.java 中的一段
/**
* Atomically creates a new, empty file named ...
*
* @return <code>true</code> if the named file does not exist and was
* successfully created; <code>false</code> if the named file
* already exists
*
* @throws IOException
* If an I/O error occurred
*
* @throws SecurityException
* If a security manager exists and its <code>{@link
* java.lang.SecurityManager#checkWrite(java.lang.String)}</code>
* method denies write access to the file
*
* @since 1.2
*/
public boolean createNewFile() throws IOException {}
總結(jié)
Java 的異常處理毛好，使用并不困難望艺，難點(diǎn)在于實(shí)踐中的把握。
理解了 finally 原理肌访，記住早 throw 晚 catch 的準(zhǔn)則找默，有助于幫助提高代碼質(zhì)量，提高排查問(wèn)題的效率吼驶。
最佳實(shí)踐是我參考網(wǎng)上文章惩激，加之以總結(jié)的結(jié)果，隨著日后的實(shí)踐蟹演，會(huì)逐漸補(bǔ)充风钻。
參考資料
[1] 《Java 編程思想》
[2] 關(guān)于JAVA異常處理的20個(gè)最佳實(shí)踐，作者超人歸來(lái)酒请， https://segmentfault.com/a/1190000015028573
[3] 如何優(yōu)雅的處理異常(java)骡技？知乎網(wǎng)友，https://www.zhihu.com/question/28254987
[4] Java 異常處理的誤區(qū)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，作者趙愛(ài)兵布朦，https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-exception-misdirection/index.html
[5] 關(guān)于 Java 中 finally 語(yǔ)句塊的深度辨析囤萤，作者魏成利， https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-finally/index.html
[6] 深入理解java異常處理機(jī)制是趴，作者規(guī)速涛舍，https://blog.csdn.net/hguisu/article/details/6155636
[7] Top 11 Java Exception Best Practices， 作者 Krishna Srinivasan唆途，https://javabeat.net/java-exception-best-practices/
