5 分钟掌握 Java核心之四：异常处理三原则

时间：2025-04-01 09:16:04

问题

在开始本文之前，尝试回答如下问题

  1. NoClassDefFoundError 和 ClassNotFoundException 有什么区别
  2. 什么是 checked exception 怎么看？
  3. 什么异常不应该捕获？什么时候抛出异常（ throw），什么时候声明抛出异常（ throws），什么时候捕获之后重新抛出？
  4. try with resurce、try catch finally，multiple catch 分别指什么？用在什么场景？
  5. 捕获异常要注意的地方
  6. 异常日志如何记录，应不应该打印堆栈
  7. 异常处理最佳实践：全局异常避免堆栈暴露
  8. 什么是异常控制流程，举例说明
  9. 哪些异常不需要捕获，哪些异常要捕获，例外情况是什么？
  10. 哪些是敏感异常，敏感异常如何处理
  11. 你所在的团队是否有异常处理规范
  12. 异常的性能问题及原理
  13. 多线程下的异常处理？对于线程池注意Runntimeexception导致的线程逃逸现象。UnCaughtExceptionHandler
  14. 不同编程范式下的异常处理，反应式编程，lambda/stream

目标

掌握 Java 异常

为什么需要异常

如果没有异常，我们需要在每个函数都判断成功或失败，有了异常，只需要在出现错误对方抛出，在可以处理异常的地方捕获异常即可。代码明显比用错误码的方式要简洁很多。写过 C, Go 的应该都深有体会。比如 go 2.0 已经计划引入异常便是最好的明证。

异常提供了一种识别及响应错误情况的一致性机制，有效地异常处理能使程序更加健壮、易于调试。

异常之所以是一种强大的调试手段，在于其回答了以下三个问题：

  • 什么出了错
  • 在哪出的错
  • 为什么出错

在有效使用异常的情况下，异常类型回答了“什么”被抛出，异常堆栈跟踪回答了“在哪”抛出，异常信息回答了“为什么”会抛出，如果你的异常没有回答以上全部问题，那么可能你没有很好地使用它们。

异常处理原则

有三个原则可以帮助你在调试过程中最大限度地使用好异常，这三个原则是：

  • 具体明确
  • 提早抛出（throw early）
  • 延迟捕获（catch late）
具体明确

Java 定义了一个异常类的层次结构，其以 Throwable 开始，扩展出 Error 和 Exception，而 Exception
又扩展出 RuntimeException。

这四个类是泛化的，并没有提供多少出错信息，虽然实例化这几个类是语法上合法的(如 new Throwable())， 但是最好还是把它们当虚基类看，使用它们的子类。Java 已经提供了大量异常子类，如需更加具体，你也可以定义自己的异常类。

包中定义了 Exception 类的子类 IOException，IOException 包括更加具体如 FileNotFoundException、EOFException、SocketException、 ObjectStreamException 等子类。每一种都描述了一类特定的I/O 异常。异常越具体，我们的程序就能更好地回答“什么出了错”这个问题。

提早抛出

异常堆栈信息提供了异常调用链的精确顺序，包括。详细记录了什么出了错（提供了非法参数值）、为什么出错（比如文件名不能为空值）、以及哪里出的错（每个方法调用的类名，方法名，文件名甚至行数），以此来精确定位异常现场。
通过在检测到错误时立刻抛出异常（迅速失败），可以有效避免不必要的对象构造或资源占用。比如文件或网络连接资源，同样，打开这些资源所带来的清理操作也可以省略。比如

public test(String fileName) {
	if (isVaildFileName(fileName)) {
    throw new IllegalArgumentException("file is not vaild");
  }
  //创建资源
  //IO 操作
}

这里将文件名的判断提前，而不是在打开资源的之后，在具体执行操作的时候才处理。

延迟捕获

异常的处理中非常容易犯的一个错误是：在程序有能力处理异常之前就捕获它。出现异常自然而然的做法就是立即将代码用try块包装起来，并使用catch捕获异常，以免编译器报错。Java 中检查
异常必须被捕获或抛出助长了这种错误行为。

问题在于，捕获之后该拿异常怎么办？最不该做的就是什么都不做。空的 catch 块等于把整个异常丢进黑洞，能够说明何时何处为何出错的所有信息都会永远丢失。把异常写到日志中还稍微好点，至少还有记录可查。但我们总不能指望用户去阅读或者理解日志文件和异常信息。

捕获异常之后处理的标准：

  1. 如果你的方法无法胜任，那么就不要处理异常，把它留到后面捕获和在恰当的层面处理。
  2. 在合适的层面捕获异常，以便你的程序要么可以从异常中有意义地恢复并继续下去，而不会导致更深入的错误。
  3. 为用户提供明确的信息，包括引导他们从错误中恢复过来。

总之，一句话，如果你不知道怎么处理，就不要处理

结论

经验丰富的开发人员都知道，调试程序的最大难点不在于修复缺陷，而在于从海量的代码中找出缺陷的藏身之处。只要遵循本文的三个原则，就能让你的异常协助你跟踪和消灭缺陷，使你的程序更加健壮，对用户更加友好。

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