Java异常处理和最佳实践（含案例分析）

• 了解Java异常的分类，什么是检查异常，什么是非检查异常
• 从字节码层面理解Java的异常处理机制，为什么finally块中的代码总是会执行
• 了解Java异常处理的不规范案例
• 了解Java异常处理的最佳实践
• 了解项目中的异常处理，什么时候抛出异常，什么时候捕获异常

• Thorwable类（表示可抛出）是所有异常和错误的超类，两个直接子类为Error和Exception，分别表示错误和异常。

  
  

  
  

• 其中异常类Exception又分为运行时异常(RuntimeException)和非运行时异常， 这两种异常有很大的区别，也称之为非检查异常（Unchecked Exception）和检查异常（Checked Exception），其中Error类及其子类也是非检查异常。

  
  

检查异常和非检查异常

• 检查异常：也称为“编译时异常”，编译器在编译期间检查的那些异常。由于编译器“检查”这些异常以确保它们得到处理，因此称为“检查异常”。如果抛出检查异常，那么编译器会报错，需要开发人员手动处理该异常，要么捕获，要么重新抛出。除了RuntimeException之外，所有直接继承 Exception 的异常都是检查异常。

  
  

  
  

• 非检查异常：也称为“运行时异常”，编译器不会检查运行时异常，在抛出运行时异常时编译器不会报错，当运行程序的时候才可能抛出该异常。Error及其子类和RuntimeException 及其子类都是非检查异常。

  
  

说明：检查异常和非检查异常是针对编译器而言的，是编译器来检查该异常是否强制开发人员处理该异常：

• 检查异常导致异常在方法调用链上显式传递，而且一旦底层接口的检查异常声明发生变化，会导致整个调用链代码更改。
• 使用非检查异常不会影响方法签名，而且调用方可以自由决定何时何地捕获和处理异常

建议使用非检查异常让代码更加简洁，而且更容易保持接口的稳定性。

检查异常举例

非检查异常举例

自定义检查异常

自定义非检查异常

try-catch-finally的本质

案例一：try-catch 字节码分析

• 如果在异常表中找到与 objectref 匹配的异常处理程序，PC 寄存器被重置到用于处理此异常的代码的位置，然后会清除当前帧的操作数堆栈，objectref 被推回操作数堆栈，执行继续。
• 如果在当前框架中没有找到匹配的异常处理程序，则弹出该栈帧，该异常会重新抛给上层调用的方法。如果当前帧表示同步方法的调用，那么在调用该方法时输入或重新输入的监视器将退出，就好像执行了监视退出指令(monitorexit)一样。
• 如果在所有栈帧弹出前仍然没有找到合适的异常处理程序，这个线程将终止。

异常表：异常表中用来记录程序计数器的位置和异常类型。如上图所示，表示的意思是：如果在 8 到 16 （不包括16）之间的指令抛出的异常匹配 MyCheckedException 类型的异常，那么程序跳转到16 的位置继续执行。

案例二：try-catch-finally 字节码分析

案例三：finally 块中的代码为什么总是会执行

案例四：finally 块中使用 return 字节码分析

public int getInt() {    int i = 0;    try {        i = 1;        return i;    } finally {        i = 2;        return i;    }}
public int getInt2() {    int i = 0;    try {        i = 1;        return i;    } finally {        i = 2;    }}

先分析一下 getInt() 方法的字节码：

try-with-resources 的本质

 /**     * 打包多个文件为 zip 格式     *     * @param fileList 文件列表     */    public static void zipFile(List<File> fileList) {        // 文件的压缩包路径        String zipPath = OUT + "/打包附件.zip";        // 获取文件压缩包输出流        try (OutputStream outputStream = new FileOutputStream(zipPath);             CheckedOutputStream checkedOutputStream = new CheckedOutputStream(outputStream, new Adler32());             ZipOutputStream zipOut = new ZipOutputStream(checkedOutputStream)) {            for (File file : fileList) {                // 获取文件输入流                InputStream fileIn = new FileInputStream(file);                // 使用 common.io中的IOUtils获取文件字节数组                byte[] bytes = IOUtils.toByteArray(fileIn);                // 写入数据并刷新                zipOut.putNextEntry(new ZipEntry(file.getName()));                zipOut.write(bytes, 0, bytes.length);                zipOut.flush();            }        } catch (FileNotFoundException e) {            System.out.println("文件未找到");        } catch (IOException e) {            System.out.println("读取文件异常");        }    }

可以看到在 try() 的括号中定义需要关闭的资源，实际上这是Java的一种语法糖，查看编译后的代码就知道编译器为我们做了什么，下面是反编译后的代码：

    public static void zipFile(List<File> fileList) {        String zipPath = "./打包附件.zip";
        try {            OutputStream outputStream = new FileOutputStream(zipPath);            Throwable var3 = null;
            try {                CheckedOutputStream checkedOutputStream = new CheckedOutputStream(outputStream, new Adler32());                Throwable var5 = null;
                try {                    ZipOutputStream zipOut = new ZipOutputStream(checkedOutputStream);                    Throwable var7 = null;
                    try {                        Iterator var8 = fileList.iterator();
                        while(var8.hasNext()) {                            File file = (File)var8.next();                            InputStream fileIn = new FileInputStream(file);                            byte[] bytes = IOUtils.toByteArray(fileIn);                            zipOut.putNextEntry(new ZipEntry(file.getName()));                            zipOut.write(bytes, 0, bytes.length);                            zipOut.flush();                        }                    } catch (Throwable var60) {                        var7 = var60;                        throw var60;                    } finally {                        if (zipOut != null) {                            if (var7 != null) {                                try {                                    zipOut.close();                                } catch (Throwable var59) {                                    var7.addSuppressed(var59);                                }                            } else {                                zipOut.close();                            }                        }
                    }                } catch (Throwable var62) {                    var5 = var62;                    throw var62;                } finally {                    if (checkedOutputStream != null) {                        if (var5 != null) {                            try {                                checkedOutputStream.close();                            } catch (Throwable var58) {                                var5.addSuppressed(var58);                            }                        } else {                            checkedOutputStream.close();                        }                    }
                }            } catch (Throwable var64) {                var3 = var64;                throw var64;            } finally {                if (outputStream != null) {                    if (var3 != null) {                        try {                            outputStream.close();                        } catch (Throwable var57) {                            var3.addSuppressed(var57);                        }                    } else {                        outputStream.close();                    }                }
            }        } catch (FileNotFoundException var66) {            System.out.println("文件未找到");        } catch (IOException var67) {            System.out.println("读取文件异常");        }
    }

JDK1.7开始，java引入了 try-with-resources 声明，将 try-catch-finally 简化为 try-catch，在编译时会进行转化为 try-catch-finally 语句，我们就不需要在 finally 块中手动关闭资源。

• try 块没有发生异常时，自动调用 close 方法，
• try 块发生异常，然后自动调用 close 方法，如果 close 也发生异常，catch 块只会捕捉 try 块抛出的异常，close 方法的异常会在catch 中通过调用 Throwable.addSuppressed 来压制异常，但是你可以在catch块中，用 Throwable.getSuppressed 方法来获取到压制异常的数组。

• 捕获异常的时候不区分异常类型
• 捕获异常不完全，比如该捕获的异常类型没有捕获到

try{    ……} catch (Exception e){ // 不应对所有类型的异常统一捕获，应该抽象出业务异常和系统异常，分别捕获    ……}

• 异常信息丢失
• 异常信息转译错误，比如在抛出异常的时候将业务异常包装成了系统异常
• 吃掉异常
• 不必要的异常包装
• 检查异常传递过程中不适用非检查检异常包装，造成代码被throws污染

try{    ……} catch (BIZException e){     throw new BIZException(e); // 重复包装同样类型的异常信息 } catch (Biz1Exception e){     throw new BIZException(e.getMessage()); // 没有抛出异常栈信息，正确的做法是throw new BIZException(e); } catch (Biz2Exception e){    throw new Exception(e); // 不能使用低抽象级别的异常去包装高抽象级别的异常，这样在传递过程中丢失了异常类型信息} catch (Biz3Exception e){    throw new Exception(……); // 异常转译错误，将业务异常直接转译成了系统异常} catch (Biz4Exception e){    …… // 不抛出也不记Log，直接吃掉异常} catch (Exception e){    throw e;}

• 重复处理
• 处理方式不统一
• 处理位置分散

try{    try{        try{            ……        } catch (Biz1Exception e){            log.error(e);  // 重复的LOG记录            throw new e;        }                try{            ……        } catch (Biz2Exception e){            ……  // 同样是业务异常，既在内层处理，又在外层处理        }    } catch (BizException e){        log.error(e); // 重复的LOG记录        throw e;    }} catch (Exception e){    // 通吃所有类型的异常    log.error(e.getMessage(),e);}

• 【强制】捕获异常是为了处理它，不要捕获了却什么都不处理而抛弃之，如果不想处理它，请将该异常抛给它的调用者。最外层的业务使用者，必须处理异常，将其转化为用户可以理解的内容。
• 【推荐】定义时区分unchecked / checked 异常，避免直接使用RuntimeException抛出，更不允许抛出Exception或者Throwable，应使用有业务含义的自定义异常。

后面的章节我将根据自己的思考，说明如何定义异常，如何抛出异常，如何处理异常，接着往下看。

 logger.error("说明信息，异常信息：{}", e.getMessage(), e)

throw MyException("my exception", e);

9、自定义异常尽量不要使用检查异常。

• 能够将错误代码和正常代码分离
• 能够在调用堆栈上传递异常
• 能够将异常分组和区分

在Java异常体系中定义了很多的异常，这些异常通常都是技术层面的异常，对于应用程序来说更多出现的是业务相关的异常，比如用户输入了一些不合法的参数，用户没有登录等，我们可以通过异常来对不同的业务问题进行分类，以便我们排查问题，所以需要自定义异常。那我们如何自定义异常呢？前面已经说了，在应用程序中尽量不要定义检查异常，应该定义非检查异常（运行时异常）。

• 业务异常：用户能够看懂并且能够处理的异常，比如用户没有登录，提示用户登录即可。
• 系统异常：用户看不懂需要程序员处理的异常，比如网络连接超时，需要程序员排查相关问题。

下面是我设想的对于应用程序中的异常体系分类：

/** * 异常信息枚举类 * */public enum ErrorCode {    /**     * 系统异常     */    SYSTEM_ERROR("A000", "系统异常"),    /**     * 业务异常     */    BIZ_ERROR("B000", "业务异常"),    /**     * 没有权限     */    NO_PERMISSION("B001", "没有权限"),
    ;    /**     * 错误码     */    private String code;    /**     * 错误信息     */    private String message;
    ErrorCode(String code, String message) {        this.code = code;        this.message = message;    }
    /**     * 获取错误码     *     * @return 错误码     */    public String getCode() {        return code;    }
    /**     * 获取错误信息     *     * @return 错误信息     */    public String getMessage() {        return message;    }
    /**     * 设置错误码     *     * @param code 错误码     * @return 返回当前枚举     */    public ErrorCode setCode(String code) {        this.code = code;        return this;    }
    /**     * 设置错误信息     *     * @param message 错误信息     * @return 返回当前枚举     */    public ErrorCode setMessage(String message) {        this.message = message;        return this;    }
}

自定义系统异常类，其他类型的异常类似，只是异常的类名不同，如下代码所示：

/** * 系统异常类 * */public class SystemException extends RuntimeException {

    private static final long serialVersionUID = 8312907182931723379L;  /**     * 错误码     */    private String code;
 
    /**     * 构造一个没有错误信息的 <code>SystemException</code>     */    public SystemException() {        super();    }

    /**     * 使用指定的 Throwable 和 Throwable.toString() 作为异常信息来构造 SystemException     *     * @param cause 错误原因， 通过 Throwable.getCause() 方法可以获取传入的 cause信息     */    public SystemException(Throwable cause) {        super(cause);    }
    /**     * 使用错误信息 message 构造 SystemException     *     * @param message 错误信息     */    public SystemException(String message) {        super(message);    }
    /**     * 使用错误码和错误信息构造 SystemException     *     * @param code    错误码     * @param message 错误信息     */    public SystemException(String code, String message) {        super(message);        this.code = code;    }
    /**     * 使用错误信息和 Throwable 构造 SystemException     *     * @param message 错误信息     * @param cause   错误原因     */    public SystemException(String message, Throwable cause) {        super(message, cause);    }
    /**     * @param code    错误码     * @param message 错误信息     * @param cause   错误原因     */    public SystemException(String code, String message, Throwable cause) {        super(message, cause);        this.code = code;    }
    /**     * @param errorCode ErrorCode     */    public SystemException(ErrorCode errorCode) {        super(errorCode.getMessage());        this.code = errorCode.getCode();    }
    /**     * @param errorCode ErrorCode     * @param cause     错误原因     */    public SystemException(ErrorCode errorCode, Throwable cause) {        super(errorCode.getMessage(), cause);        this.code = errorCode.getCode();    }
    /**     * 获取错误码     *     * @return 错误码     */    public String getCode() {        return code;    }

}

throw new BizException(ErrorCode.NO_PERMISSION);

什么时候抛出业务异常，什么时候抛出系统异常？

/** * rpc 异常类 */public class RpcException extends SystemException {

    private static final long serialVersionUID = -9152774952913597366L;
    /**     * 构造一个没有错误信息的 <code>RpcException</code>     */    public RpcException() {        super();    }

    /**     * 使用指定的 Throwable 和 Throwable.toString() 作为异常信息来构造 RpcException     *     * @param cause 错误原因， 通过 Throwable.getCause() 方法可以获取传入的 cause信息     */    public RpcException(Throwable cause) {        super(cause);    }
    /**     * 使用错误信息 message 构造 RpcException     *     * @param message 错误信息     */    public RpcException(String message) {        super(message);    }
    /**     * 使用错误码和错误信息构造 RpcException     *     * @param code    错误码     * @param message 错误信息     */    public RpcException(String code, String message) {        super(code, message);    }
    /**     * 使用错误信息和 Throwable 构造 RpcException     *     * @param message 错误信息     * @param cause   错误原因     */    public RpcException(String message, Throwable cause) {        super(message, cause);    }
    /**     * @param code    错误码     * @param message 错误信息     * @param cause   错误原因     */    public RpcException(String code, String message, Throwable cause) {        super(code, message, cause);    }
    /**     * @param errorCode ErrorCode     */    public RpcException(ErrorCode errorCode) {        super(errorCode);    }
    /**     * @param errorCode ErrorCode     * @param cause     错误原因     */    public RpcException(ErrorCode errorCode, Throwable cause) {        super(errorCode, cause);    }
}

这个 RpcException 所有的构造方法都是调用的父类 SystemExcepion 的方法，所以这里不再赘述。定义好了异常后接下来是处理 rpc 调用的异常处理逻辑，调用 rpc 服务可能会发生 ConnectException 等网络异常，我们并不需要在调用的时候捕获异常，而是应该在最上层捕获并处理异常，调用 rpc 的处理demo代码如下：

private Object callRpc() {    Result<Object> rpc = rpcDemo.rpc();    log.info("调用第三方rpc返回结果为：{}", rpc);    if (Objects.isNull(rpc)) {        return null;    }    if (!rpc.getSuccess()) {        throw new RpcException(ErrorCode.RPC_ERROR.setMessage(rpc.getMessage()));    }    return rpc.getData();}

rpc 接口全局异常处理

/** * Result 结果类 * */public class Result<T> implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -1525914055479353120L;    /**     * 错误码     */    private final String code;    /**     * 提示信息     */    private final String message;    /**     * 返回数据     */    private final T data;    /**     * 是否成功     */    private final Boolean success;
    /**     * 构造方法     *     * @param code    错误码     * @param message 提示信息     * @param data    返回的数据     * @param success 是否成功     */    public Result(String code, String message, T data, Boolean success) {        this.code = code;        this.message = message;        this.data = data;        this.success = success;    }
    /**     * 创建 Result 对象     *     * @param code    错误码     * @param message 提示信息     * @param data    返回的数据     * @param success 是否成功     */    public static <T> Result<T> of(String code, String message, T data, Boolean success) {        return new Result<>(code, message, data, success);    }
    /**     * 成功，没有返回数据     *     * @param <T> 范型参数     * @return Result     */    public static <T> Result<T> success() {        return of("00000", "成功", null, true);    }
    /**     * 成功，有返回数据     *     * @param data 返回数据     * @param <T>  范型参数     * @return Result     */    public static <T> Result<T> success(T data) {        return of("00000", "成功", data, true);    }
    /**     * 失败，有错误信息     *     * @param message 错误信息     * @param <T>     范型参数     * @return Result     */    public static <T> Result<T> fail(String message) {        return of("10000", message, null, false);    }
    /**     * 失败，有错误码和错误信息     *     * @param code    错误码     * @param message 错误信息     * @param <T>     范型参数     * @return Result     */    public static <T> Result<T> fail(String code, String message) {        return of(code, message, null, false);    }

    /**     * 获取错误码     *     * @return 错误码     */    public String getCode() {        return code;    }
    /**     * 获取提示信息     *     * @return 提示信息     */    public String getMessage() {        return message;    }
    /**     * 获取数据     *     * @return 返回的数据     */    public T getData() {        return data;    }
    /**     * 获取是否成功     *     * @return 是否成功     */    public Boolean getSuccess() {        return success;    }}

在编写 aop 代码之前需要先导入 spring-boot-starter-aop 依赖：

<dependency>    <groupId>org.springframework.boot</groupId>    <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId></dependency>

RpcGlobalExceptionAop 代码如下：

/** * rpc 调用全局异常处理 aop 类 * */@Slf4j@Aspect@Componentpublic class RpcGlobalExceptionAop {    /**     * execution(* com.xyz.service ..*.*(..))：表示 rpc 接口实现类包中的所有方法     */    @Pointcut("execution(* com.xyz.service ..*.*(..))")    public void pointcut() {}
    @Around(value = "pointcut()")    public Object handleException(ProceedingJoinPoint joinPoint) {        try {            //如果对传入对参数有修改，那么需要调用joinPoint.proceed(Object[] args)            //这里没有修改参数，则调用joinPoint.proceed()方法即可            return joinPoint.proceed();        } catch (BizException e) {            // 对于业务异常，应该记录 warn 日志即可，避免无效告警            log.warn("全局捕获业务异常", e);            return Result.fail(e.getCode(), e.getMessage());        } catch (RpcException e) {            log.error("全局捕获第三方rpc调用异常", e);            return Result.fail(e.getCode(), e.getMessage());        } catch (SystemException e) {            log.error("全局捕获系统异常", e);            return Result.fail(e.getCode(), e.getMessage());        } catch (Throwable e) {            log.error("全局捕获未知异常", e);            return Result.fail(e.getMessage());        }    }
}

aop 中 @Pointcut 的 execution 表达式配置说明：

execution(public * *(..)) 定义任意公共方法的执行execution(* set*(..)) 定义任何一个以"set"开始的方法的执行execution(* com.xyz.service.AccountService.*(..)) 定义AccountService 接口的任意方法的执行execution(* com.xyz.service.*.*(..)) 定义在service包里的任意方法的执行execution(* com.xyz.service ..*.*(..)) 定义在service包和所有子包里的任意类的任意方法的执行execution(* com.test.spring.aop.pointcutexp…JoinPointObjP2.*(…)) 定义在pointcutexp包和所有子包里的JoinPointObjP2类的任意方法的执行

http 接口全局异常处理

• 基于请求转发的方式处理异常；
• 基于异常处理器的方式处理异常；
• 基于过滤器的方式处理异常。

基于请求转发的方式：真正的全局异常处理。

• BasicExceptionController

基于异常处理器的方式：不是真正的全局异常处理，因为它处理不了过滤器等抛出的异常。

• @ExceptionHandler
• @ControllerAdvice+@ExceptionHandler
• SimpleMappingExceptionResolver
• HandlerExceptionResolver

基于过滤器的方式：近似全局异常处理。它能处理过滤器及之后的环节抛出的异常。

• Filter

<dependency>    <groupId>org.springframework.boot</groupId>    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency>

通过 @ControllerAdvice+@ExceptionHandler 实现基于异常处理器的http接口全局异常处理：

/*** http 接口异常处理类*/@Slf4j@RestControllerAdvice("org.example.controller")public class HttpExceptionHandler {
    /**     * 处理业务异常     * @param request 请求参数     * @param e 异常     * @return Result     */    @ExceptionHandler(value = BizException.class)    public Object bizExceptionHandler(HttpServletRequest request, BizException e) {        log.warn("业务异常：" + e.getMessage() , e);        return Result.fail(e.getCode(), e.getMessage());    }
    /**     * 处理系统异常     * @param request 请求参数     * @param e 异常     * @return Result     */    @ExceptionHandler(value = SystemException.class)    public Object systemExceptionHandler(HttpServletRequest request, SystemException e) {        log.error("系统异常：" + e.getMessage() , e);        return Result.fail(e.getCode(), e.getMessage());    }
    /**     * 处理未知异常     * @param request 请求参数     * @param e 异常     * @return Result     */    @ExceptionHandler(value = Throwable.class)    public Object unknownExceptionHandler(HttpServletRequest request, Throwable e) {        log.error("未知异常：" + e.getMessage() , e);        return Result.fail(e.getMessage());    }
}

在 HttpExceptionHandler 类中，@RestControllerAdvice = @ControllerAdvice + @ResponseBody ，如果有其他的异常需要处理，只需要定义@ExceptionHandler注解的方法处理即可。

http://javainsimpleway.com/exception-handling-best-practices/

https://www.infoq.com/presentations/effective-api-design/

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/exceptions/advantages.html