Java：异常处理机制原理

1、异常处理机制

• 抛出异常：当方法出现错误而引发异常时，方法创建异常对象并交付运行系统，异常对象包含异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息。运行系统负责寻找处置异常的代码并执行。
• 捕捉异常：方法抛出异常后，运行系统寻找合适的异常处理器（exception handler）。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中方法集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时，即为合适的异常处理器。运行系统从发生异常的方法开始，依次回查调用栈中的方法，直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行系统遍历调用栈而未找到合适的异常处理器，则运行系统终止。同时，意味着Java程序的终止。

子类异常应先被捕获，易于确定具体的错误类型信息；finally优先于异常中return执行。

public class ExceptionHandleMechanism {
    public static int doWork() {
        try {
            int i = 10 / 0;
            System.out.println("i="+i);
        } catch (ArithmeticException e) {
            // 捕获 ArithmeticException
            System.out.println("ArithmeticException: "+e);
            return 0;
        } catch (Exception e) {
            // 捕获 Exception
            System.out.println("Exception: "+e);
            return 1;
        } finally {
            System.out.println("Finally");
            return 2;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("执行后的值为："+doWork());
        System.out.println("Mission Complete");
    }
}

ArithmeticException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
Finally
执行后的值为：2
Mission Complete

2、Java异常的处理原则

• 具体明确：抛出异常通过异常类名和message准确说明异常类型和产生异常原因。
• 提早抛出：应尽可能早抛出异常，便于精确定位问题。
• 延迟捕获：异常捕获和处理尽可能延迟，让掌握更多信息的作用域来处理异常。(抛给上层的业务类处理)

3、高效主流的异常处理框架

• 设计一个继承RuntimeException异常统一处理异常类ApplicationException
• catch捕获异常，向上抛出异常子类，并提供足够定位信息给ApplicationException (避免堆栈的错误信息返回)
• 前端接收ApplicationException异常信息统一处理

public class ApplicationException extends RuntimeException {

	private String code;
	
	private String msg;

	public ApplicationException(String msg) {
		super(msg);
		this.msg = msg;
	}
	
	public ApplicationException(String code, String msg) {
		super(msg);
		this.code = code;
		this.msg = msg;
	}

	public String getCode() {
		return code;
	}

	public void setCode(String code) {
		this.code = code;
	}

	public String getMsg() {
		return msg;
	}

	public void setMsg(String msg) {
		this.msg = msg;
	}

}

4、try-catch性能问题

Java异常处理消耗性能的地方

• try-catch块会影响JVM的优化排序
• 异常对象实例化，需要保存栈快照等信息，开销大(重操作:如堆栈信息)

public class ExceptionPerformance {
    public static void testException(String[] array) {
        try {
            System.out.println(array[0]);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("array cannot be null");
        }
    }
    public static void testIf(String[] array) {
        if (array != null) {
            System.out.println(array[0]);
        } else {
            System.out.println("array cannot be null");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        long start = System.nanoTime();
        //testException(null);//cost 628300
        testIf(null); //cost 278700
        System.out.println("cost "+(System.nanoTime() - start));
    }
}