Java 中的异常

Java 评论

异常是 Java 中非常基础但重要的一块内容，异常的概念理解起来简单，但系统讲起来却并不容易。专门抽了一个下午将它整理出来，以备所需。

一、异常的分类

Java 中的异常是指程序在编译或者运行中遇到的问题。

Java 中的异常都继承自 Throwable 类。Throwable 是 java 语言中所有错误和异常的超类，它表示可抛（万物皆可抛）。它有两个子类：Error 和 Exception。

  • Error：Error 为错误，是程序无法处理的。如 OutOfMemoryError、ThreadDeath 等，出现这种情况只能听之任之，交由 JVM 处理。一般情况下 JVM 也没法子，只好终止线程。
  • Exception：Exception 是程序可以处理的异常。它有很多子类，比如 IOException,RuntimeException,SQLException 等等。其中 RuntimeException 比较特殊，它表示程序运行中 发生的异常，在编译时可以不接受检查。而其它异常编译时就要接受检查，对于抛出异常的部分，要么 throw 给子类，要么用 try…catch 处理。

常见异常继承关系：

二、常见的异常

记住常见的异常可以让我们更高效地调试程序代码，有助于提高开发效率。

runtimeException 子类

  • ArrayIndexOutOfBoundsException：数组索引越界异常。当对数组的索引值为负数或大于等于数组大小时抛出
  • ArithmeticException：算术条件异常。譬如：整数除零等
  • NullPointerException：空指针异常。当应用试图在要求使用对象的地方使用了 null 时，抛出该异常。譬如：调用 null 对象的实例方法、访问 null 对象的属性、计算 null 对象的长度、使用 throw 语句抛出 null 等等
  • ClassNotFoundException：找不到类异常。当应用试图根据字符串形式的类名构造类，而在遍历 CLASSPAH 之后找不到对应名称的 class 文件时，抛出该异常
  • NegativeArraySizeException：数组长度为负异常

IOException 子类

  • IOException：操作输入流和输出流时可能出现的异常
  • EOFException：文件已结束异常
  • FileNotFoundException：文件未找到异常

其它 Exception 子类

  • ClassCastException：类型转换异常类
  • ArrayStoreException：数组中包含不兼容的值抛出的异常
  • SQLException：操作数据库异常类

三、异常处理的机制

Java 中异常抛出后有两种处理方式：try…catch…finally 机制和 throws 继续抛出机制。

try…catch…finally 机制

try…catch…finally 是 java 中的关键字，使用方式如下：

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try{
     抛出异常的代码
}catch(异常类){
     处理语句
}finally{
     处理完后执行语句
}

在使用 try…catch…finally 时，若 try 中某一语句抛出了异常，则 try 后面的代码会被屏蔽，直接进行 catch 中的语句。catch 中语句执行到 return(返回语句) 时，会先看看有没有 finally 块，若有，则优先执行 finally 块中语句。如果 catch 块和 finally 块都有 return 语句，则执行 finally 块中的。

抛出异常的代码可能抛出多种异常，处理异常的 catch 也可以有多个 catch，分别处理不同的异常。在执行时，会依次查找 catch 语句，直到找到第一个能 catch 某异常的代码块。

throw 和 throws 机制

throws 用在方法声明中，表示这个方法将会抛出某一异常。使用该方法的时候必须对该异常进行处理（try…catch 或 throw）throw 用在语句中，表示抛出一个异常。抛出异常后方法会出栈，方法中后面的代码将不会执行。

四、注意事项

  • throws 只是再次抛出了某个异常，并没有真正处理异常。在使用中，需要有代码去真正处理抛出的异常
  • 如果子类重写了父类的方法，则子类能够抛出的异常只能是父类的子集（父类所有异常类及它们的子类集合）
  • 对于 runtimeException 异常及其子类，程序可以选择显式处理也可以不处理，交给程序调用者去处理；对于其它 exception（编译时异常），程序必须要显式处理（try…catch）或抛出（throws），交给调用者处理

五、异常处理规约

摘自阿里 JAVA 开发手册，个人觉得有助于良好的代码风格形成。

1.【强制】不要捕获 Java 类库中定义的继承自 RuntimeException 的运行时异常类，如：IndexOutOfBoundsException/NullPointerException，这类异常由程序员预检查来规避，保证程序健壮性。
正例：if(obj != null) {…}
反例：try { obj.method() } catch(NullPointerException e){…}

2.【强制】异常不要用来做流程控制，条件控制，因为异常的处理效率比条件分支低。

3.【强制】对大段代码进行 try-catch，这是不负责任的表现。catch 时请分清稳定代码和非稳定代码，稳定代码指的是无论如何不会出错的代码。对于非稳定代码的 catch 尽可能进行区分异常类型，再做对应的异常处理。

4.【强制】捕获异常是为了处理它，不要捕获了却什么都不处理而抛弃之，如果不想处理它，请将该异常抛给它的调用者。最外层的业务使用者，必须处理异常，将其转化为用户可以理解的内容。

5.【强制】有 try 块放到了事务代码中，catch 异常后，如果需要回滚事务，一定要注意手动回滚事务。

6.【强制】finally 块必须对资源对象、流对象进行关闭，有异常也要做 try-catch。
说明：如果 JDK7，可以使用 try-with-resources 方式。

7.【强制】不能在 finally 块中使用 return，finally 块中的 return 返回后方法结束执行，不会再执行 try 块中的 return 语句。

8.【强制】捕获异常与抛异常，必须是完全匹配，或者捕获异常是抛异常的父类。
说明：如果预期对方抛的是绣球，实际接到的是铅球，就会产生意外情况。

9.【推荐】方法的返回值可以为 null，不强制返回空集合，或者空对象等，必须添加注释充分说明什么情况下会返回 null 值。调用方需要进行 null 判断防止 NPE 问题。
说明：本规约明确防止 NPE 是调用者的责任。即使被调用方法返回空集合或者空对象，对调用者来说，也并非高枕无忧，必须考虑到远程调用失败，运行时异常等场景返回 null 的情况。

10.【推荐】防止 NPE，是程序员的基本修养，注意 NPE 产生的场景：
1） 返回类型为包装数据类型，有可能是 null，返回 int 值时注意判空。
反例：public int f(){ return Integer 对象}; 如果为 null，自动解箱抛 NPE。
2） 数据库的查询结果可能为 null。
3） 集合里的元素即使 isNotEmpty，取出的数据元素也可能为 null。
4） 远程调用返回对象，一律要求进行 NPE 判断。
5） 对于 Session 中获取的数据，建议 NPE 检查，避免空指针。
6） 级联调用 obj.getA().getB().getC()；一连串调用，易产生 NPE。

11.【推荐】在代码中使用“抛异常”还是“返回错误码”，对于公司外的 http/api 开放接口必须使用“错误码”；而应用内部推荐异常抛出；跨应用间 RPC 调用优先考虑使用 Result 方式，封装 isSuccess、“错误码”、“错误简短信息”。
说明：关于 RPC 方法返回方式使用 Result 方式的理由：
1）使用抛异常返回方式，调用方如果没有捕获到就会产生运行时错误。
2）如果不加栈信息，只是 new 自定义异常，加入自己的理解的 error message，对于调用端解决问题的帮助不会太多。如果加了栈信息，在频繁调用出错的情况下，数据序列化和传输的性能损耗也是问题。

12.【推荐】定义时区分 unchecked/checked 异常，避免直接使用 RuntimeException 抛出，更不允许抛出 Exception 或者 Throwable，应使用有业务含义的自定义异常。推荐业界已定义过的自定义异常，如：DAOException/ServiceException 等。

13.【参考】避免出现重复的代码（Don’t Repeat Yourself），即 DRY 原则。
说明：随意复制和粘贴代码，必然会导致代码的重复，在以后需要修改时，需要修改所有的副本，容易遗漏。必要时抽取共性方法，或者抽象公共类，甚至是共用模块。
正例：一个类中有多个 public 方法，都需要进行数行相同的参数校验操作，这个时候请抽取：private boolean checkParam(DTO dto){…}