【面试精讲】Java：Exception 和 Error 有什么区别？

时间：2022-10-08 11:53:47

前言

众所周知，没有 BUG 的程序只会出现在程序员的梦里，异常情况如影随形地纠缠着我们，只有正确处理好意外情况，才能保证程序的可靠性。

Java 语言在设计之初就提供了相对完善的异常处理机制，这也是 Java 得以大行其道的原因之一，因为这种机制大大降低了编写和维护可靠程序的门槛。如今，异常处理机制已经成为现代编程语言的标配。

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

常见回答

​​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（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。

​​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。
  • 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。

具体分析

分析 ​​Exception​​ 和 ​​Error​​ 的区别，是从概念角度考察了 Java 处理机制。总的来说，还处于理解的层面，主要需要掌握两个方面。

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？

【面试精讲】Java：Exception 和 Error 有什么区别？

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。

异常处理代码比较繁琐，比如我们需要写很多千篇一律的捕获代码，或者在 finally 里面做一些资源回收工作。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，具体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(…)) {
    ...
} catch ( ... ) {
    ...
}

实战剖析

先开看第一个吧，下面的代码反映了异常处理中哪些不当之处？

try {
  ... // 业务代码
  Thread.sleep(1000L);
} catch (Exception e) {
  ...
}

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​​。

这是因为在日常的开发和合作中，我们读代码的机会往往超过写代码，软件工程是门协作的艺术，所以我们有义务让自己的代码能够直观地体现出尽量多的信息，而泛泛的 ​​Exception​​ 之类，恰恰隐藏了我们的目的。

另外，我们也要保证程序不会捕获到我们不希望捕获的异常。比如，你可能更希望 RuntimeException 被扩散出来，而不是被捕获。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。

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。

后记

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：

  • ​​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。

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。

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