Java 異常處理的 20 個最佳實踐，你知道幾個？

異常處理是 Java 開發中的一個重要部分，是為了處理任何錯誤狀況，比如資源不可訪問，非法輸入，空輸入等等。Java 提供了幾個異常處理特性，以try，catch 和 finally 關鍵字的形式內建於語言自身之中。Java 編程語言也允許創建新的自定義異常，並通過使用 throw 和 throws關鍵字拋出它們。在Java編程中，Java 的異常處理不單單是知道語法這么簡單，它必須遵循標准的 JDK 庫，和處理錯誤和異常的開源代碼。

這里我們將討論一些關於異常處理的 Java 最佳實踐。在我們討論異常處理的最佳實踐之前，先讓我們了解下幾個重要的概念，那就是什么是異常以及異常的分類。

什么是異常？

異常的英文單詞是 exception，異常本質上是程序上的錯誤，包括程序邏輯錯誤和系統錯誤。比如使用空的引用、數組下標越界、內存溢出錯誤等，這些都是意外的情況，背離我們程序本身的意圖。錯誤在我們編寫程序的過程中會經常發生，包括編譯期間和運行期間的錯誤，在編譯期間出現的錯誤有編譯器幫助我們一起修正，然而運行期間的錯誤便不是編譯器力所能及了，並且運行期間的錯誤往往是難以預料的。假若程序在運行期間出現了錯誤，如果置之不理，程序便會終止或直接導致系統崩潰，顯然這不是我們希望看到的結果。

如何對運行期間出現的錯誤進行處理和補救呢？Java 提供了異常機制來進行處理，通過異常機制來處理程序運行期間出現的錯誤。通過異常機制，我們可以更好地提升程序的健壯性。

異常分類

Java 把異常當作對象來處理，並定義一個基類 java.lang.Throwable 作為所有異常的超類。

Java 包括三種類型的異常: 檢查性異常(checked exceptions)、非檢查性異常(unchecked Exceptions) 和錯誤(errors)。

• 檢查性異常(checked exceptions) 是必須在在方法的 throws 子句中聲明的異常。它們擴展了異常，旨在成為一種“在你面前”的異常類型。JAVA希望你能夠處理它們，因為它們以某種方式依賴於程序之外的外部因素。檢查的異常表示在正常系統操作期間可能發生的預期問題。 當你嘗試通過網絡或文件系統使用外部系統時，通常會發生這些異常。 大多數情況下，對檢查性異常的正確響應應該是稍后重試，或者提示用戶修改其輸入。
• 非檢查性異常(unchecked Exceptions) 是不需要在throws子句中聲明的異常。 由於程序錯誤，JVM並不會強制你處理它們，因為它們大多數是在運行時生成的。 它們擴展了 RuntimeException。 最常見的例子是 NullPointerException， 未經檢查的異常可能不應該重試，正確的操作通常應該是什么都不做，並讓它從你的方法和執行堆棧中出來。
• 錯誤(errors) 是嚴重的運行時環境問題，肯定無法恢復。 例如 OutOfMemoryError，LinkageError 和 StackOverflowError，通常會讓程序崩潰。

所有不是 Runtime Exception 的異常，統稱為 Checked Exception，又被稱為檢查性異常。這類異常的產生不是程序本身的問題，通常由外界因素造成的。為了預防這些異常產生時，造成程序的中斷或得到不正確的結果，Java 要求編寫可能產生這類異常的程序代碼時，一定要去做異常的處理。

Java 語言將派生於 RuntimeException 類或 Error 類的所有異常稱為非檢查性異常。

Java 異常層次結構圖如下圖所示：

在了解了異常的基本概念以及分類后，現在讓我們開始探索異常處理的最佳實踐吧。

異常處理最佳實踐

不要忽略捕捉的異常

catch (NoSuchMethodException e) {
   return null;
}

雖然捕捉了異常但是卻沒有做任何處理，除非你確信這個異常可以忽略，不然不應該這樣做。這樣會導致外面無法知曉該方法發生了錯誤，無法確定定位錯誤原因。

在你的方法里拋出定義具體的檢查性異常

public void foo() throws Exception { //錯誤方式
}

一定要避免出現上面的代碼示例，它破壞了檢查性異常的目的。 聲明你的方法可能拋出的具體檢查性異常，如果只有太多這樣的檢查性異常，你應該把它們包裝在你自己的異常中，並在異常消息中添加信息。 如果可能的話，你也可以考慮代碼重構。

public void foo() throws SpecificException1, SpecificException2 { //正確方式
}

捕獲具體的子類而不是捕獲 Exception 類

try {
   someMethod();
} catch (Exception e) { //錯誤方式
   LOGGER.error("method has failed", e);
}

捕獲異常的問題是，如果稍后調用的方法為其方法聲明添加了新的檢查性異常，則開發人員的意圖是應該處理具體的新異常。如果你的代碼只是捕獲異常（或 Throwable），永遠不會知道這個變化，以及你的代碼現在是錯誤的，並且可能會在運行時的任何時候中斷。

永遠不要捕獲 Throwable 類

這是一個更嚴重的麻煩，因為 Java Error 也是 Throwable 的子類，Error 是 JVM 本身無法處理的不可逆轉的條件，對於某些 JVM 的實現，JVM 可能實際上甚至不會在 Error 上調用 catch 子句。

始終正確包裝自定義異常中的異常，以便堆棧跟蹤不會丟失

catch (NoSuchMethodException e) {
   throw new MyServiceException("Some information: " + e.getMessage());  //錯誤方式
}

這破壞了原始異常的堆棧跟蹤，並且始終是錯誤的，正確的做法是：

catch (NoSuchMethodException e) {
   throw new MyServiceException("Some information: " , e);  //正確方式
}

要么記錄異常要么拋出異常，但不要一起執行

catch (NoSuchMethodException e) {  
//錯誤方式 
   LOGGER.error("Some information", e);
   throw e;
}

正如上面的代碼中，記錄和拋出異常會在日志文件中產生多條日志消息，代碼中存在單個問題，並且對嘗試分析日志的同事很不友好。

finally 塊中永遠不要拋出任何異常

try {
  someMethod();  //Throws exceptionOne
} finally {
  cleanUp();    //如果finally還拋出異常，那么exceptionOne將永遠丟失
}

只要 cleanUp() 永遠不會拋出任何異常，上面的代碼沒有問題，但是如果 someMethod() 拋出一個異常，並且在 finally 塊中，cleanUp() 也拋出另一個異常，那么程序只會把第二個異常拋出來，原來的第一個異常（正確的原因）將永遠丟失。如果在 finally 塊中調用的代碼可能會引發異常，請確保要么處理它，要么將其記錄下來。永遠不要讓它從 finally 塊中拋出來。

始終只捕獲實際可處理的異常

catch (NoSuchMethodException e) {
   throw e; //避免這種情況，因為它沒有任何幫助
}

這是最重要的概念，不要為了捕捉異常而捕捉，只有在想要處理異常時才捕捉異常，或者希望在該異常中提供其他上下文信息。如果你不能在 catch 塊中處理它，那么最好的建議就是不要只為了重新拋出它而捕獲它。

不要使用 printStackTrace() 語句或類似的方法

完成代碼后，切勿忽略 printStackTrace()，最終別人可能會得到這些堆棧，並且對於如何處理它完全沒有任何方法，因為它不會附加任何上下文信息。

對於不打算處理的異常，直接使用 finally

try {
  someMethod();  //Method 2
} finally {
  cleanUp();    //do cleanup here
}

這是一個很好的做法，如果在你的方法中你正在訪問 Method 2，而 Method 2 拋出一些你不想在 Method 1 中處理的異常，但是仍然希望在發生異常時進行一些清理，然后在 finally 塊中進行清理，不要使用 catch 塊。

記住早 throw 晚 catch 原則

這可能是關於異常處理最著名的原則，簡單說，應該盡快拋出(throw)異常，並盡可能晚地捕獲(catch)它。應該等到有足夠的信息來妥善處理它。

這個原則隱含地說，你將更有可能把它放在低級方法中，在那里你將檢查單個值是否為空或不適合。而且你會讓異常堆棧跟蹤上升好幾個級別，直到達到足夠的抽象級別才能處理問題。

在異常處理后清理資源

如果你正在使用數據庫連接或網絡連接等資源，請確保清除它們。如果你正在調用的 API 僅使用非檢查性異常，則仍應使用 try-finally 塊來清理資源。 在 try 模塊里面訪問資源，在 finally 里面最后關閉資源。即使在訪問資源時發生任何異常，資源也會優雅地關閉。

只拋出和方法相關的異常

相關性對於保持應用程序清潔非常重要。一種嘗試讀取文件的方法，如果拋出 NullPointerException，那么它不會給用戶任何相關的信息。相反，如果這種異常被包裹在自定義異常中，則會更好。NoSuchFileFoundException 則對該方法的用戶更有用。

切勿在程序中使用異常來進行流程控制

不要在項目中出現使用異常來處理應用程序邏輯。永遠不要這樣做，它會使代碼很難閱讀和理解。

盡早驗證用戶輸入以在請求處理的早期捕獲異常

始終要在非常早的階段驗證用戶輸入，甚至在達到 controller 之前，它將幫助你把核心應用程序邏輯中的異常處理代碼量降到最低。如果用戶輸入出現錯誤，還可以保證與應用程序一致。

例如：如果在用戶注冊應用程序中，遵循以下邏輯：

1. 驗證用戶
2. 插入用戶
3. 驗證地址
4. 插入地址
5. 如果出問題回滾一切

這是不正確的做法，它會使數據庫在各種情況下處於不一致的狀態，應該首先驗證所有內容，然后將用戶數據置於 dao 層並進行數據庫更新。正確的做法是：

1. 驗證用戶
2. 驗證地址
3. 插入用戶
4. 插入地址
5. 如果問題回滾一切

一個異常只能包含在一個日志中

LOGGER.debug("Using cache sector A");
LOGGER.debug("Using retry sector B");

不要像上面這樣做，對多個 LOGGER.debug() 調用使用多行日志消息可能在你的測試用例中看起來不錯，但是當它在具有 100 個並行運行的線程的應用程序服務器的日志文件中顯示時，所有信息都輸出到相同的日志文件，即使它們在實際代碼中為前后行，但是在日志文件中這兩個日志消息可能會間隔 100 多行。應該這樣做：

LOGGER.debug("Using cache sector A, using retry sector B");

將所有相關信息盡可能地傳遞給異常

有用的異常消息和堆棧跟蹤非常重要，如果你的日志不能定位異常位置，那要日志有什么用呢？

終止掉被中斷線程

while (true) {
  try {
    Thread.sleep(100000);
  } catch (InterruptedException e) {} //別這樣做
  doSomethingCool();
}

InterruptedException 異常提示應該停止程序正在做的事情，比如事務超時或線程池被關閉等。

應該盡最大努力完成正在做的事情，並完成當前執行的線程，而不是忽略 InterruptedException。修改后的程序如下：

while (true) {
  try {
    Thread.sleep(100000);
  } catch (InterruptedException e) {
    break;
  }
}
doSomethingCool();

對於重復的 try-catch，使用模板方法

在代碼中有許多類似的 catch 塊是無用的，只會增加代碼的重復性，針對這樣的問題可以使用模板方法。

例如，在嘗試關閉數據庫連接時的異常處理。

class DBUtil{
    public static void closeConnection(Connection conn){
        try{
            conn.close();
        } catch(Exception ex){
            //Log Exception - Cannot close connection
        }
    }
}

這類的方法將在應用程序很多地方使用。不要把這塊代碼放的到處都是，而是定義上面的方法，然后像下面這樣使用它：

public void dataAccessCode() {
    Connection conn = null;
    try{
        conn = getConnection();
        ....
    } finally{
        DBUtil.closeConnection(conn);
    }
}

使用 JavaDoc 中記錄應用程序中的所有異常

把用 JavaDoc 記錄運行時可能拋出的所有異常作為一種習慣，其中也盡量包括用戶應該遵循的操作，以防這些異常發生。

總結

這篇文章首先介紹了什么是異常，以及異常的三種分類，然后通過 20 個最佳實踐來討論如何處理異常，希望能在以后異常處理的時候有所改進及感悟。