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。
Exception 又分为可检查(checked)异常和不检查(unchecked)异常,可检查异常在源代码里必须显式地进行捕获处理,这是编译期检查的一部分,要不写try catch 语句捕获处理,要不继续向上层抛出,否则的话通不过编译,一般此处在编码时,如使用IDEA,会有编码错误的提示。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 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 之类,通常是可以编码避免的逻辑错误,具体根据需要来判断是否需要捕获,并不会在编译期强制要求,编码中看不出来错误,运行时可能会有错误,如数组下标越界,编码时不会提示错误,运行时,逻辑处理不当则会抛出异常。
检查(Checked)是指编译器要检查这类异常,检查的目的一方面是因为该类异常的发生难以避免,另一方面就是让开发者去解决掉这类异常,所以称为必须处理(try ...catch)的异常。如果不处理这类异常,集成开发环境中的编译器一般会给出错误提示。例如:一个读取文件的方法代码逻辑没有错误,但程序运行时可能会因为文件找不到而抛出FileNotFoundException,如果不处理这些异常,程序将来肯定会出错。所以编译器会提示你要去捕获并处理这种可能发生的异常,不处理就不能通过编译。
非检查(Unchecked)是指编译器不会检查这类异常,不检查的则开发者在代码的编辑编译阶段就不是必须处理,这类异常一般可以避免,因此无需处理(try ...catch)。如果不处理这类异常,集成开发环境中的编译器也不会给出错误提示。例如:你的程序逻辑本身有问题,比如数组越界、访问null对象,这种错误你自己是可以避免的。编译器不会强制你检查这种异常。
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(比如 JVM 自身)处于非正常的、不可恢复状态。既然是非正常情况,所以不便于也不需要捕获,常见的比如 OutOfMemoryError 之类,都是 Error 的子类。
面试注意:
第一,理解 Throwable、Exception、Error 的设计和分类。比如,掌握那些应用最为广泛的子类,以及如何自定义异常等。
很多面试官会进一步追问一些细节,比如,你了解哪些 Error、Exception 或者 RuntimeException?其中有些子类型,最好重点理解一下,比如 NoClassDefFoundError 和 ClassNotFoundException 有什么区别,这也是个经典的入门题目。
第二,理解 Java 语言中操作 Throwable 的元素和实践。掌握最基本的语法是必须的,如 try-catch-finally 块,throw、throws 关键字等。与此同时,也要懂得如何处理典型场景。
随着 Java 语言的发展,引入了一些更加便利的特性,比如 try-with-resources 和 multiple catch,可以参考下面的代码段。在编译时期,会自动生成相应的处理逻辑,比如,自动按照约定俗成 close 那些扩展了 AutoCloseable 或者 Closeable 的对象。
try (BufferedReader br = new BufferedReader(…); BufferedWriter writer = new BufferedWriter(…)) {// Try-with-resources // do something catch ( IOException | XEception e) {// Multiple catch // Handle it }
实践中的最佳选择:
try { // 业务代码 // … Thread.sleep(1000L); } catch (Exception e) { // Ignore it }
这段代码虽然很短,但是已经违反了异常处理的两个基本原则。
第一,尽量不要捕获类似 Exception 这样的通用异常,而是应该捕获特定异常,在这里是 Thread.sleep() 抛出的 InterruptedException。进一步讲,除非深思熟虑了,否则不要捕获 Throwable 或者 Error,这样很难保证我们能够正确程序处理 OutOfMemoryError。
第二,不要生吞(swallow)异常。这是异常处理中要特别注意的事情,因为很可能会导致非常难以诊断的诡异情况。生吞异常,往往是基于假设这段代码可能不会发生,或者感觉忽略异常是无所谓的,但是千万不要在产品代码做这种假设!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。
try {
// 业务代码
// …
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
最好使用产品日志,详细地输出到日志系统里。不要使用类似e.printStackTrace()的这种代码
public void readPreferences(String fileName){
//...perform operations...
InputStream in = new FileInputStream(fileName);
//...read the preferences file...
}
Throw early, catch late 原则。
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。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...
}
或者
public void readPreferences(String filename) {
Assert.notNull(filename); // 参数为空则会抛出异常
//...perform other operations...
InputStream in = new FileInputStream(filename);
//...read the preferences file...
}
或者
public void readPreferences(String filename) {
if(StringUtils.isEmpty(filename)){
return;
}
//...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向上层抛出,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。
我们从性能角度来审视一下 Java 的异常处理机制,这里有两个可能会相对昂贵的地方:
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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,不要利用异常控制代码流程,这比我们通常意义上的条件语句(if/else、switch)要低效。
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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。
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。