Java中Exception和Error的區(qū)別詳解
世界上存在永遠不會出錯的程序嗎?也許這只會出現(xiàn)在程序員的夢中。隨著編程語言和軟件的誕生,異常情況就如影隨形地糾纏著我們,只有正確的處理好意外情況,才能保證程序的可靠性。
java語言在設(shè)計之初就提供了相對完善的異常處理機制,這也是java得以大行其道的原因之一,因為這種機制大大降低了編寫和維護可靠程序的門檻。如今,異常處理機制已經(jīng)成為現(xiàn)代編程語言的標(biāo)配。
今天我要問你的問題是,請對比Exception和Error,另外,運行時異常與一般異常有什么區(qū)別?
典型回答
Exception和Error都是繼承了Throwable類,在java中只有Throwable類型的實例才可以被拋出(throw)或者捕獲(catch),他是異常處理機制的基本組成類型。
Exception和Error體現(xiàn)了java平臺設(shè)計者對不同異常情況的分類,Exception是程序正常運行中,可以預(yù)料的意外情況,可能并且應(yīng)該被捕獲,進行相應(yīng)的處理。
Error是指正常情況下,不大可能出現(xiàn)的情況,絕大部分的Error都會導(dǎo)致程序(比如JVM自身)處于非正常狀態(tài),不可恢復(fù)狀態(tài)。既然是非正常情況,所以不便于也不需要捕獲,常見的比如OutOfMemoryError之類,都是Error的子類。
Exception又分為可檢查(checked)異常和不檢查(unchecked)異常,可檢查異常在源碼里必須顯示的進行捕獲處理,這里是編譯期檢查的一部分。前面我們介紹的不可查的Error,是Throwable不是Exception。
不檢查異常就是所謂的運行時異常,類似NullPointerException,ArrayIndexOutOfBoundsExceptin之類,通常是可以編碼避免的邏輯錯誤,具體根據(jù)需要來判斷是否需要捕獲,并不會在編譯器強制要求。
考點分析:
分析Exception和Error的區(qū)別,是從概念角度考察了java處理機制。總的來說,還處于理解的層面,面試者只要闡述清楚就好了。
我們在日常的編程中,如何處理好異常是比較考驗功底的。我覺得需要掌握兩個方面:
第一,理解Throwable,Exception,Error的設(shè)計和分類。比如,掌握那些應(yīng)用最為廣泛的子類,以及如何自定義異常等。
很多面試官會進一步追問一些細(xì)節(jié),比如,你了解哪些Error,Exception或者RuntimeException?我畫了一個簡單的類圖,并列出來典型例子,可以給你作為參考,至少做到基本心里有數(shù)。
其中有些子類型,最好重點理解一下,比如
NoClassDefFoundError和ClassNotFoundException有什么區(qū)別,這也是一個經(jīng)典的入門題目。
簡單總結(jié)就是,NoClassDefFoundError發(fā)生在編譯時對應(yīng)的類可用,而運行時在Java的classpath路徑中,對應(yīng)的類不可用導(dǎo)致的錯誤。
第二,理解java語言中操作Throwable的元素和實踐。掌握最基本的語法是必須的,比如try-catch-finally塊,throw,throws關(guān)鍵字等。與此同時,也要懂得如何處理典型場景。
異常處理代碼比較繁瑣,比如我們需要寫很多千篇一律的捕獲代碼,或者在finally里面做一些資源回收工作。隨著java語言的發(fā)展,引入了一些更加便利的特性,比如try-with-resource和multiple catch,具體可以參考小面的代碼段,在編譯時期,會自動生成相應(yīng)的處理邏輯,比如,自動按照約定俗成close那些擴展了AutoCloseable或者Closeable的對象。
try(BuffereReader br =new BufferReader(...); BufferedWriter writer = new BufferredWriter(...)) {//dosomething} catch(IOException | XException){//handle it}
知識擴展
前面談的大多是概念性的東西,下面我來談一些實踐中的選擇,我會結(jié)合一些代碼用例進行分析。
先看第一個,下面的代碼反應(yīng)了異常處理中哪些不當(dāng)之處?
try{ //業(yè)務(wù)代碼 Thread.sleep(1000L); }catch(Exception e){ //Ignore it }
這段代碼雖然很短,但是異常違反了異常處理的兩個基本原則。
第一,盡量不要捕獲類似Exception這樣的通用異常,而是應(yīng)該捕獲特定異常,這里是Thread。sleep()拋出的InterruptedException.
這是因為在日常的開發(fā)合作中,我們讀代碼的機會往往超過寫代碼,軟件工程師門協(xié)作的藝術(shù),所以我們有義務(wù)讓自己的代碼能夠直觀體現(xiàn)出盡多的信息,而泛泛的Exception之類,恰恰隱藏了我們的目的。另外。我們也要保證程序不會捕捉到我們不希望捕獲的異常。比如你可能更希望RuntimeException被擴散出來,而不是被捕獲。
進一步講,除非深思熟慮了,否者不要捕獲Throwable或者Error,這樣很難保證我們能夠正確程序處理OutOfMemoryError.
第二,不要生吞(swallow)異常。這一異常處理中特別注意的事情,很可能會導(dǎo)致非常難以診斷的詭異情況。
生吞異常,往往是基于假設(shè)這段代碼可能不會發(fā)生,或者感覺忽略異常是無所謂的,但是千萬不要在產(chǎn)品代碼做這種假設(shè)!
如果我們不能把異常拋出來,或者也沒有輸出到日志(Logger)之類,程序可能會在后續(xù)代碼以不可控的方式結(jié)束。沒人能夠輕易判斷究竟是哪里拋出了異常,以及什么原因產(chǎn)生了異常。
再看第二段代碼
try{ //業(yè)務(wù)代碼 }catch(IOException e){ e.printStackTrace(); }
這段代碼作為一段實驗代碼,他沒有任何問題,但是在產(chǎn)品代碼中,通常是不允許這樣處理的。你先考慮一下為什么?
我們先來看一下printStackTrace()的文檔,開頭就是Prints this throwable and its backtrace to the standard error stream問題就在這里,在稍微復(fù)雜一點的生產(chǎn)系統(tǒng)中,標(biāo)準(zhǔn)出錯(STERR)不是個合適的輸出選項,因為你很難判斷出到底輸出到哪里去了。
尤其是分布式系統(tǒng),如果發(fā)生異常,但是無法找到堆棧軌跡(stacktrace),這純屬是為診斷設(shè)置障礙,所以最好使用產(chǎn)品日志,詳細(xì)地輸出到日志系統(tǒng)里。
我們接下來看下面的代碼段,體會一下Throw early,catch late原則。
public void readPreferences(String fileName){ //perform operations... InputStream in = new FileInputStream(fileName); //..read the preferences file... }
如果fileName是null,那么程序就會拋出NullPointerException,但是由于沒有第一時間暴露出問題,堆棧信息可能非常令人費解,往往需要相對復(fù)雜的定位。這個NPE只是作為例子,實際產(chǎn)品代碼中,可能是各種情況,比如獲取配置失敗之類的。在發(fā)現(xiàn)問題的時候,第一時間拋出,能夠更加清晰地反映問題。
我們可以修改一下,讓問題throw early ,對應(yīng)的異常信息就會非常直觀了。
public void readPreferences(String fileName){ Objects.requireNonNull(fileName); //perform operations... InputStream in = new FileInputStream(fileName); //..read the preferences file...
至于catch late ,其實是我們經(jīng)??鄲赖膯栴},捕獲異常后,需要怎么處理呢?最差的處理方式,就是我們前面提到的“生吞異常”,本質(zhì)上其實是掩蓋問題。如果實在不知道怎么處理,可以選擇保留原有異常的cause信息,直接再拋出或者構(gòu)建新的異常拋出。在更高層面,因為有了清晰的(業(yè)務(wù))邏輯,往往會更清楚合適的處理方式是什么。
有的時候我們會更具需要自定義異常,這個時候除了保證提供足夠的信息,還有兩個點需要考慮:
- 是否需要定義成Checked Exception,因為這種類型設(shè)計的初衷就是為了從異常情況下恢復(fù),作為異常設(shè)計者,我們往往有充足信息進行分類。
- 為保證診斷信息足夠的同時,要考慮避免包含敏感信息,因為那樣可能導(dǎo)致潛在的安全問題。如果我們看java的標(biāo)準(zhǔn)庫,你可能注意到類似java.net.ConnectException,出錯信息是類似“connection refused(connection refused)”,而不包含具體的機器名,ip,端口等,一個重要考慮就是信息安全。類似的情況在日志中也有,比如,用戶數(shù)據(jù)一般是不可以輸出到日志里面的。
業(yè)界有一種爭論(甚至可以算上是某種程度的共識),java語言的checked Exception也許是個設(shè)計錯誤,反對者列舉幾點: - checked Exception的假設(shè)是我們捕獲了異常,然后恢復(fù)程序。但是,其實我們大多數(shù)情況下,根本不可能恢復(fù)。checked exception的使用,已經(jīng)大大偏離了最初的設(shè)計目的。
- checked Exception不兼容functional編程,如果你寫過lambda/stream代碼,相信深有體會。
很多開源項目,已經(jīng)采納了這種實踐,比如spring,hibernate等,甚至反映在新的編程語言的設(shè)計中,比如Scala等。
當(dāng)然,很多人覺得沒有必要矯枉過正,因為確實有一些異常,比如和環(huán)境相關(guān)的IO,網(wǎng)絡(luò)等,其實是存在可回復(fù)性的,而且java已經(jīng)通過業(yè)界的海量實踐,證明了其結(jié)構(gòu)高質(zhì)量軟件的能力。我們就不再進一步解讀了。
我們從性能角度來審視一下java的異常處理機制,這里有兩個可能會相對昂貴的地方: - try-catch代碼段會產(chǎn)生額外的性能開銷,或者換個角度說,他往往會影響JVM對代碼進行優(yōu)化,所以建議僅捕獲有必要的代碼段,盡量不要一個大的try包住整段的代碼;與此同時,利用異??刂拼a流程,也不是一個好主意,遠比我們通常意義上的條件語句(if/else,switch)要低效
- java每實例化一個Exception,都會對當(dāng)時的棧進行快照,這是一個相對比較重的操作。如果發(fā)生的非常的頻繁,這個開銷可能就不能被忽略了。
所以,對于部分追求極致性能的底層類庫,有種方式是嘗試創(chuàng)建不進行快照的Exception.這本身也存在爭議,因為這樣做的假設(shè)在于,我創(chuàng)建異常時知道未來是否需要堆棧。問題是實際上可能嗎?小范圍或許可能,但是在大規(guī)模項目中,這么做可能不是個理智的選擇。如果需要堆棧,但是沒有收集這些信息,在復(fù)雜情況下,尤其是類似微服務(wù)這種分布式系統(tǒng),這會大大增加診斷的難度。
當(dāng)我們的服務(wù)出現(xiàn)反應(yīng)慢,吞吐量下降的時候,檢查發(fā)生最頻繁的Exception也是一種思路。關(guān)于診斷后臺變慢的問題,我們會在后面的java性能基礎(chǔ)模塊中系統(tǒng)討論。
今天,我從一個常見的異常處理概念問題,簡單的總結(jié)了java異常處理機制,并結(jié)合代碼,分析了一些普遍認(rèn)可的最佳實踐,以及業(yè)界最新的一些異常使用共識。最后,我分析了一下異常開銷,希望能對你有所幫助。
一課一練
關(guān)于我們討論的題目你做到心中有數(shù)了嗎?可以思考一個問題,對于異常處理編程,不同的編程范式也會影響到異常的處理策略,比如,現(xiàn)在非?;馃岬姆磻?yīng)式編程,因為其本身是異步,基于事件機制的,所以出現(xiàn)異常情況,決不能簡單的拋出;另外,由于代碼堆棧不再是同步調(diào)用那種垂直結(jié)構(gòu),這里的異常處理和日志需要更加小心,我們看到的往往是特定executor的堆棧,而不是業(yè)務(wù)方法調(diào)用關(guān)系,對于這種情況,你有什么好的辦法嗎?
到此這篇關(guān)于Java中Exception和Error的區(qū)別詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java Exception和Error區(qū)別內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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