处理好异常,增加程序鲁棒性(以例说明) - - JavaEye技术网站
异常表示程序运行过程中可能出现的非正常状态,运行时异常表示虚拟机的通常操作中可能遇到的异常,是一种常见运行错误.java编译器要求方法必须声明抛出可能发生的非运行时异常,但是并不要求必须声明抛出未被捕获的运行时异常.

程序鲁棒性(健壮性):就是程序在非正常情况下(输入不符合规定等)不会出错或崩溃


1、Throwable是所有异常的超类,它有两个类型的异常,Error和Exception。

2、Error异常是指由JVM侦测到的无法预期的错误,导致JVM不可运行,所以此异常不可以被捕获,无法采取任何操作进行恢复。

3、Exception表示可以被捕捉到的、恢复的例外。

4、Java有两种异常,运行时异常和一般异常,对于一般异常Java编译器强制我们进行catch。运行时异常我们可以不处理,而交给JVM处理。JVM会将运行时异常向上抛出,直到遇到处理块,如果没有,此线程将会终止。运行时异常继承了Exception,也有一般异常的特点,可以catch。


下面简单讲解一下有关JAVA异常的知识:

    1. 异常机制

    1.1

    异常机制是指当程序出现错误后,程序如何处理.具体来说,异常机制提供了程序退出的安全通道.当出现错误后,程序执行的流程发生改变,程序的控制权转移到异常处理器.

    1.2

    传统的处理异常的办法是,函数返回一个非凡的结果来表示出现异常(通常这个非凡结果是大家约定俗称的),调用该函数的程序负责检查并分析函数返回的结果.这样做有如下的弊端:例如函数返回-1代表出现异常,但是假如函数确实要返回-1这个正确的值时就会出现混淆;可读性降低,将程序代码与处理异常的代码混爹在一起;由调用函数的程序来分析错误,这就要求客户程序员对库函数有很深的了解.

    1.3 异常处理的流程

    1.3.1 碰到错误,方法立即结束,并不返回一个值;同时,抛出一个异常对象

    1.3.2 调用该方法的程序也不会继续执行下去,而是搜索一个可以处理该异常的异常处理器,并执行其中的代码

    2 异常的分类

    2.1 异常的分类

    2.1.1

    异常的继续结构:基类为Throwable,Error和Exception继续Throwable,RuntimeException和IOException等继续Exception,具体的RuntimeException继续RuntimeException.

    2.1.2

    Error和RuntimeException及其子类成为未检查异常(unchecked),其它异常成为已检查异常(checked).

    2.2 每个类型的异常的特点

    2.2.1 Error体系

    Error类体系描述了Java运行系统中的内部错误以及资源耗尽的情形.应用程序不应该抛出这种类型的对象(一般是由虚拟机抛出).假如出现这种错误,除了尽力使程序安全退出外,在其他方面是无能为力的.所以,在进行程序设计时,应该更关注Exception体系.

    2.2.2 Exception体系

    Exception体系包括RuntimeException体系和其他非RuntimeException的体系

    2.2.2.1 RuntimeException

    RuntimeException体系包括错误的类型转换、数组越界访问和试图访问空指针等等.处理RuntimeException的原则是:假如出现RuntimeException,那么一定是程序员的错误.例如,可以通过检查数组下标和数组边界来避免数组越界访问异常.

    2.2.2.2 其他(IOException等等)

    这类异常一般是外部错误,例如试图从文件尾后读取数据等,这并不是程序本身的错误,而是在应用环境中出现的外部错误.

    2.3 与C++异常分类的不同

    2.3.1

    其实,Java中RuntimeException这个类名起的并不恰当,因为任何异常都是运行时出现的.(在编译时出现的错误并不是异常,换句话说,异常就是为了解决程序运行时出现的的错误).

    2.3.2

    C++中logic_error与Java中的RuntimeException是等价的,而runtime_error与Java中非RuntimeException类型的异常是等价的.

    3 异常的使用方法

    3.1 声明方法抛出异常

    3.1.1 语法:throws(略)

    3.1.2 为什么要声明方法抛出异常?

    方法是否抛出异常与方法返回值的类型一样重要.假设方法抛出异常确没有声明该方法将抛出异常,那么客户程序员可以调用这个方法而且不用编写处理异常的代码.那么,一旦出现异常,那么这个异常就没有合适的异常控制器来解决.

    3.1.3 为什么抛出的异常一定是已检查异常?

    RuntimeException与Error可以在任何代码中产生,它们不需要由程序员显示的抛出,一旦出现错误,那么相应的异常会被自动抛出.而已检查异常是由程序员抛出的,这分为两种情况:客户程序员调用会抛出异常的库函数(库函数的异常由库程序员抛出);客户程序员自己使用throw语句抛出异常.碰到Error,程序员一般是无能为力的;碰到RuntimeException,那么一定是程序存在逻辑错误,要对程序进行修改(相当于调试的一种方法);只有已检查异常才是程序员所关心的,程序应该且仅应该抛出或处理已检查异常.

    3.1.4

    注重:覆盖父类某方法的子类方法不能抛出比父类方法更多的异常,所以,有时设计父类的方法时会声明抛出异常,但实际的实现方法的代码却并不抛出异常,这样做的目的就是为了方便子类方法覆盖父类方法时可以抛出异常.

    3.2 如何抛出异常

    3.2.1 语法:throw(略)

    3.2.2 抛出什么异常?

    对于一个异常对象,真正有用的信息时异常的对象类型,而异常对象本身毫无意义.比如一个异常对象的类型是ClassCastException,那么这个类名就是{wy}有用的信息.所以,在选择抛出什么异常时,最要害的就是选择异常的类名能够明确说明异常情况的类.

    3.2.3

    异常对象通常有两种构造函数:一种是无参数的构造函数;另一种是带一个字符串的构造函数,这个字符串将作为这个异常对象除了类型名以外的额外说明.

    3.2.4

    创建自己的异常:当Java内置的异常都不能明确的说明异常情况的时候,需要创建自己的异常.需要注重的是,{wy}有用的就是类型名这个信息,所以不要在异常类的设计上花费精力.

    3.3 捕捉异常

    假如一个异常没有被处理,那么,对于一个非图形界面的程序而言,该程序会被中止并输出异常信息;对于一个图形界面程序,也会输出异常的信息,但是程序并不中止,而是返回用户界面处理循环中.

    3.3.1 语法:try、catch和finally(略)

    控制器模块必须紧接在try块后面.若掷出一个异常,异常控制机制会搜寻参数与异常类型相符的{dy}个控制器随后它会进入那个catch

    从句,并认为异常已得到控制.一旦catch 从句结束对控制器的搜索也会停止.

    3.3.1.1 捕捉多个异常(注重语法与捕捉的顺序)(略)

    3.3.1.2 finally的用法与异常处理流程(略)

    3.3.2 异常处理做什么?

    对于Java来说,由于有了垃圾收集,所以异常处理并不需要回收内存.但是依然有一些资源需要程序员来收集,比如文件、网络连接和图片等资源.

    3.3.3 应该声明方法抛出异常还是在方法中捕捉异常?

    原则:捕捉并处理哪些知道如何处理的异常,而传递哪些不知道如何处理的异常

    3.3.4 再次抛出异常

    3.3.4.1 为什么要再次抛出异常?

    在本级中,只能处理一部分内容,有些处理需要在更高一级的环境中完成,所以应该再次抛出异常.这样可以使每级的异常处理器处理它能够处理的异常.

    3.3.4.2 异常处理流程

    对应与同一try块的catch块将被忽略,抛出的异常将进入更高的一级.

    4 关于异常的其他问题

    4.1 过度使用异常

    首先,使用异常很方便,所以程序员一般不再愿意编写处理错误的代码,而仅仅是简简单单的抛出一个异常.这样做是不对的,对于xx已知的错误,应该编写处理这种错误的代码,增加程序的鲁棒性.另外,异常机制的效率很差.

    4.2 将异常与普通错误区分开

    对于普通的xx一致的错误,应该编写处理这种错误的代码,增加程序的鲁棒性.只有外部的不能确定和预知的运行时错误才需要使用异常.

    4.3 异常对象中包含的信息

    一般情况下,异常对象{wy}有用的信息就是类型信息.但使用异常带字符串的构造函数时,这个字符串还可以作为额外的信息.调用异常对象的getMessage()、toString()或者printStackTrace()方法可以分别得到异常对象的额外信息、类名和调用堆栈的信息.并且后一种包含的信息是前一种的超集.


 OutputStreamWriter out = ... 
 java.sql.Connection conn = ... 
 try { // ⑸ 
  Statement stat = conn.createStatement(); 
  ResultSet rs = stat.executeQuery( 
   "select uid, name from user"); 
   while (rs.next()) 
   { 
   out.println("ID:" + rs.getString("uid") // ⑹ 
    ",姓名:" + rs.getString("name")); 
  } 
  conn.close(); // ⑶ 
  out.close(); 
 } 
 catch(Exception ex) // ⑵ 
 { 
  ex.printStackTrace(); //⑴,⑷ 
 }


作为一个Java程序员,你至少应该能够找出两个问题。但是,如果你不能找出全部六个问题,请继续阅读本文。

  本文讨论的不是Java异常处理的一般性原则,因为这些原则已经被大多数人熟知。我们要做的是分析各种可称为“反例”(anti-pattern)的违背优秀编码规范的常见坏习惯,帮助读者熟悉这些典型的反面例子,从而能够在实际工作中敏锐地察觉和避免这些问题。

  反例之一:丢弃异常

  代码:15行-18行。

  这段代码捕获了异常却不作任何处理,可以算得上Java编程中的杀手。从问题出现的频繁程度和祸害程度来看,它也许可以和C/C++程序的一个恶名远播的问题相提并论??不检查缓冲区是否已满。如果你看到了这种丢弃(而不是抛出)异常的情况,可以百分之九十九地肯定代码存在问题(在极少数情况下,这段代码有存在的理由,但{zh0}加上完整的注释,以免引起别人误解)。

  这段代码的错误在于,异常(几乎)总是意味着某些事情不对劲了,或者说至少发生了某些不寻常的事情,我们不应该对程序发出的求救信号保持沉默和无动于衷。调用一下printStackTrace算不上“处理异常”。不错,调用printStackTrace对调试程序有帮助,但程序调试阶段结束之后,printStackTrace就不应再在异常处理模块中担负主要责任了。

  丢弃异常的情形非常普遍。打开JDK的ThreadDeath类的文档,可以看到下面这段说明:“特别地,虽然出现ThreadDeath是一种‘正常的情形’,但ThreadDeath类是Error而不是Exception的子类,因为许多应用会捕获所有的Exception然后丢弃它不再理睬。”这段话的意思是,虽然ThreadDeath代表的是一种普通的问题,但鉴于许多应用会试图捕获所有异常然后不予以适当的处理,所以JDK把ThreadDeath定义成了Error的子类,因为Error类代表的是一般的应用不应该去捕获的严重问题。可见,丢弃异常这一坏习惯是如此常见,它甚至已经影响到了Java本身的设计。

  那么,应该怎样改正呢?主要有四个选择:

  1、处理异常。针对该异常采取一些行动,例如修正问题、提醒某个人或进行其他一些处理,要根据具体的情形确定应该采取的动作。再次说明,调用printStackTrace算不上已经“处理好了异常”。

  2、重新抛出异常。处理异常的代码在分析异常之后,认为自己不能处理它,重新抛出异常也不失为一种选择。

  3、把该异常转换成另一种异常。大多数情况下,这是指把一个低级的异常转换成应用级的异常(其含义更容易被用户了解的异常)。

  4、不要捕获异常。

  结论一:既然捕获了异常,就要对它进行适当的处理。不要捕获异常之后又把它丢弃,不予理睬。

  反例之二:不指定具体的异常

  代码:15行。

  许多时候人们会被这样一种“美妙的”想法吸引:用一个catch语句捕获所有的异常。最常见的情形就是使用catch(Exception ex)语句。但实际上,在绝大多数情况下,这种做法不值得提倡。为什么呢?

  要理解其原因,我们必须回顾一下catch语句的用途。catch语句表示我们预期会出现某种异常,而且希望能够处理该异常。异常类的作用就是告诉Java编译器我们想要处理的是哪一种异常。由于绝大多数异常都直接或间接从java.lang.Exception派生,catch(Exception ex)就相当于说我们想要处理几乎所有的异常。

  再来看看前面的代码例子。我们真正想要捕获的异常是什么呢?最明显的一个是SQLException,这是JDBC操作中常见的异常。另一个可能的异常是IOException,因为它要操作OutputStreamWriter。显然,在同一个catch块中处理这两种截然不同的异常是不合适的。如果用两个catch块分别捕获SQLException和IOException就要好多了。这就是说,catch语句应当尽量指定具体的异常类型,而不应该指定涵盖范围太广的Exception类。

  另一方面,除了这两个特定的异常,还有其他许多异常也可能出现。例如,如果由于某种原因,executeQuery返回了null,该怎么办?答案是让它们继续抛出,即不必捕获也不必处理。实际上,我们不能也不应该去捕获可能出现的所有异常,程序的其他地方还有捕获异常的机会??直至{zh1}由JVM处理。

  结论二:在catch语句中尽可能指定具体的异常类型,必要时使用多个catch。不要试图处理所有可能出现的异常。

  反例之三:占用资源不释放

  代码:3行-14行。

  异常改变了程序正常的执行流程。这个道理虽然简单,却常常被人们忽视。如果程序用到了文件、Socket、JDBC连接之类的资源,即使遇到了异常,也要正确释放占用的资源。为此,Java提供了一个简化这类操作的关键词finally。

  finally是样好东西:不管是否出现了异常,Finally保证在try/catch/finally块结束之前,执行清理任务的代码总是有机会执行。遗憾的是有些人却不习惯使用finally。

  当然,编写finally块应当多加小心,特别是要注意在finally块之内抛出的异常??这是执行清理任务的{zh1}机会,尽量不要再有难以处理的错误。

  结论三:保证所有资源都被正确释放。充分运用finally关键词。

反例之四:不说明异常的详细信息

  代码:3行-18行。

  仔细观察这段代码:如果循环内部出现了异常,会发生什么事情?我们可以得到足够的信息判断循环内部出错的原因吗?不能。我们只能知道当前正在处理的类发生了某种错误,但却不能获得任何信息判断导致当前错误的原因。

  printStackTrace的堆栈跟踪功能显示出程序运行到当前类的执行流程,但只提供了一些最基本的信息,未能说明实际导致错误的原因,同时也不易解读。

  因此,在出现异常时,{zh0}能够提供一些文字信息,例如当前正在执行的类、方法和其他状态信息,包括以一种更适合阅读的方式整理和组织printStackTrace提供的信息。

  结论四:在异常处理模块中提供适量的错误原因信息,组织错误信息使其易于理解和阅读。

  反例之五:过于庞大的try块

  代码:3行-14行。

  经常可以看到有人把大量的代码放入单个try块,实际上这不是好习惯。这种现象之所以常见,原因就在于有些人图省事,不愿花时间分析一大块代码中哪几行代码会抛出异常、异常的具体类型是什么。把大量的语句装入单个巨大的try块就象是出门旅游时把所有日常用品塞入一个大箱子,虽然东西是带上了,但要找出来可不容易。

  一些新手常常把大量的代码放入单个try块,然后再在catch语句中声明Exception,而不是分离各个可能出现异常的段落并分别捕获其异常。这种做法为分析程序抛出异常的原因带来了困难,因为一大段代码中有太多的地方可能抛出Exception。

  结论五:尽量减小try块的体积。

  反例之六:输出数据不完整

  代码:7行-11行。

  不完整的数据是Java程序的隐形杀手。仔细观察这段代码,考虑一下如果循环的中间抛出了异常,会发生什么事情。循环的执行当然是要被打断的,其次,catch块会执行??就这些,再也没有其他动作了。已经输出的数据怎么办?使用这些数据的人或设备将收到一份不完整的(因而也是错误的)数据,却得不到任何有关这份数据是否完整的提示。对于有些系统来说,数据不完整可能比系统停止运行带来更大的损失。

  较为理想的处置办法是向输出设备写一些信息,声明数据的不完整性;另一种可能有效的办法是,先缓冲要输出的数据,准备好全部数据之后再一次性输出。

  结论六:全面考虑可能出现的异常以及这些异常对执行流程的影响。

  改写后的代码

  根据上面的讨论,下面给出改写后的代码。也许有人会说它稍微有点?嗦,但是它有了比较完备的异常处理机制。



OutputStreamWriter out = ... 
java.sql.Connection conn = ... 
try { 
 Statement stat = conn.createStatement(); 
 ResultSet rs = stat.executeQuery( 
  "select uid, name from user"); 
 while (rs.next()) 
 { 
  out.println("ID:" + rs.getString("uid") + ",姓名: " + rs.getString("name")); 
 } 
} 
catch(SQLException sqlex) 
{ 
 out.println("警告:数据不完整"); 
 throw new ApplicationException("读取数据时出现SQL错误", sqlex); 
} 
catch(IOException ioex) 
{ 
 throw new ApplicationException("写入数据时出现IO错误", ioex); 
} 
finally 
{ 
 if (conn != null) { 
  try { 
   conn.close(); 
  } 
  catch(SQLException sqlex2) 
  { 
   System.err(this.getClass().getName() + ".mymethod - 不能关闭数据库连接: " + sqlex2.toString()); 
  } 
 } 

 if (out != null) { 
  try { 
   out.close(); 
  } 
  catch(IOException ioex2) 
  { 
   System.err(this.getClass().getName() + ".mymethod - 不能关闭输出文件" + ioex2.toString()); 
  } 
 } 
} 



本文的结论不是放之四海皆准的教条,有时常识和经验才是{zh0}的老师。如果你对自己的做法没有百分之百的信心,务必加上详细、全面的注释。

  另一方面,不要笑话这些错误,不妨问问你自己是否真地彻底摆脱了这些坏习惯。即使最有经验的程序员偶尔也会误入歧途,原因很简单,因为它们确确实实带来了“方便”。所有这些反例都可以看作Java编程世界的恶魔,它们美丽动人,无孔不入,时刻诱惑着你。也许有人会认为这些都属于鸡皮蒜毛的小事,不足挂齿,但请记住:勿以恶小而为之,勿以善小而不为。
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