【面试精讲】Java:Exception 和 Error 有什么区别?

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前言

众所周知,没有 BUG 的程序只会出现在程序员的梦里,异常情况如影随形地纠缠着我们,只有正确处理好意外情况,才能保证程序的可靠性。

Java 语言在设计之初就提供了相对完善的异常处理机制,这也是 Java 得以大行其道的原因之一,因为这种机制大大降低了编写和维护可靠程序的门槛。如今,异常处理机制已经成为现代编程语言的标配。

请对比 Exception 和 Error,另外,运行时异常与一般异常有什么区别?  

常见回答

ExceptionError 都是继承了 Throwable 类,在 Java 中只有 Throwable 类型的实例才可以被抛出(throw)或者捕获(catch),它是异常处理机制的基本组成类型。

ExceptionError 体现了 Java 平台设计者对不同异常情况的分类。

Exception 是程序正常运行中,可以预料的意外情况,可能并且应该被捕获,进行相应处理。

Error 是指在正常情况下,不大可能出现的情况,绝大部分的 Error 都会导致程序(比如 JVM 自身)处于非正常的、不可恢复状态。既然是非正常情况,所以不便于也不需要捕获,常见的比如 OutOfMemoryError 之类,都是 Error 的子类。

Exception 又分为可检查(checked)异常和不检查(unchecked)异常:

  • 可检查异常在源代码里必须显式地进行捕获处理,这是编译期检查的一部分。
  • 不检查异常就是所谓的运行时异常,类似 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 之类,通常是可以编码避免的逻辑错误,具体根据需要来判断是否需要捕获,并不会在编译期强制要求。

 

具体分析

分析 ExceptionError 的区别,是从概念角度考察了 Java 处理机制。总的来说,还处于理解的层面,主要需要掌握两个方面。


第一,理解 Throwable、Exception、Error 的设计和分类。比如,掌握那些应用最为广泛的子类,以及如何自定义异常等。

很多面试官会进一步追问一些细节,比如,你了解哪些 Error、Exception 或者 RuntimeException?

java.png

其中有些子类型,最好重点理解一下,比如 NoClassDefFoundErrorClassNotFoundException 有什么区别,这也是个经典的入门题目。

 


第二,理解 Java 语言中操作 Throwable 的元素和实践。 掌握最基本的语法是必须的,如 try-catch-finally 块,throw、throws 关键字等。与此同时,也要懂得如何处理典型场景。

异常处理代码比较繁琐,比如我们需要写很多千篇一律的捕获代码,或者在 finally 里面做一些资源回收工作。随着 Java 语言的发展,引入了一些更加便利的特性,比如 try-with-resources 和 multiple catch,具体可以参考下面的代码段。在编译时期,会自动生成相应的处理逻辑,比如,自动按照约定俗成 close 那些扩展了 AutoCloseable 或者 Closeable 的对象。

try (BufferedReader br = new BufferedReader(…);
     BufferedWriter writer = new BufferedWriter(…)) {
    ...
} catch ( ... ) {
    ...
} 
复制代码

 

实战剖析

先开看第一个吧,下面的代码反映了异常处理中哪些不当之处?

try {
  ... // 业务代码
  Thread.sleep(1000L);
} catch (Exception e) {
  ...
}
复制代码

这段代码虽然很短,但是已经违反了异常处理的两个基本原则。


第一,尽量不要捕获类似 Exception 这样的通用异常,而是应该捕获特定异常, 在这里是 Thread.sleep() 抛出的 InterruptedException

这是因为在日常的开发和合作中,我们读代码的机会往往超过写代码,软件工程是门协作的艺术,所以我们有义务让自己的代码能够直观地体现出尽量多的信息,而泛泛的 Exception 之类,恰恰隐藏了我们的目的。

另外,我们也要保证程序不会捕获到我们不希望捕获的异常。比如,你可能更希望 RuntimeException 被扩散出来,而不是被捕获。进一步讲,除非深思熟虑了,否则不要捕获 Throwable 或者 Error,这样很难保证我们能够正确程序处理 OutOfMemoryError。

 


第二,不要生吞(swallow)异常。 这是异常处理中要特别注意的事情,因为很可能会导致非常难以诊断的诡异情况。

生吞异常,往往是基于假设这段代码可能不会发生,或者感觉忽略异常是无所谓的,但是千万不要在产品代码做这种假设!

如果我们不把异常抛出来,或者也没有输出到日志(Logger)之类,程序可能在后续代码以不可控的方式结束。没人能够轻易判断究竟是哪里抛出了异常,以及是什么原因产生了异常。

 

再来看看第二段代码:

try {
   ... // 业务代码
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
复制代码

这段代码作为一段实验代码,它是没有任何问题的,但是在产品代码中,通常都不允许这样处理。

你先思考一下这是为什么呢?我们先来看看 printStackTrace() 的文档,开头就是 “Prints this throwable and its backtrace to the standard error stream”。问题就在这里,在稍微复杂一点的生产系统中,标准出错(STERR)不是个合适的输出选项,因为你很难判断出到底输出到哪里去了。

尤其是对于分布式系统,如果发生异常,但是无法找到堆栈轨迹(stacktrace),这纯属是为诊断设置障碍。所以,最好使用产品日志,详细地输出到日志系统里。  

后记

从性能角度来审视一下 Java 的异常处理机制,这里有两个可能会相对昂贵的地方:

  • try-catch 代码段会产生额外的性能开销,或者换个角度说,它往往会影响 JVM 对代码进行优化,所以建议仅捕获有必要的代码段,尽量不要一个大的 try 包住整段的代码;与此同时,利用异常控制代码流程,也不是一个好主意,远比我们通常意义上的条件语句(if/else、switch)要低效。
  • Java 每实例化一个 Exception,都会对当时的栈进行快照,这是一个相对比较重的操作。如果发生的非常频繁,这个开销可就不能被忽略了。

所以,对于部分追求极致性能的底层类库,有种方式是尝试创建不进行栈快照的 Exception。这本身也存在争议,因为这样做的假设在于,我创建异常时知道未来是否需要堆栈。

当我们的服务出现反应变慢、吞吐量下降的时候,检查发生最频繁的 Exception 也是一种思路。

 

以上就是 Java:Exception 和 Error 有什么区别? 的所有内容了,从一个常见的异常处理概念问题,简单总结了 Java 异常处理的机制,并结合代码,分析了一些普遍认可的最佳实践;

📝 上篇精讲:想啥呢,这就是第一篇,没有上篇!

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