程序式阴影：为什么不报错？

一、简介

在程序开发的过程中，异常处理从来都是一个复杂的维度，无论是新手还是经验老到的选手，在编码时都会面对各种异常情况；

程序中的异常可以反映系统的缺陷和待优化的点，并且是无法完全避免的，如何处理异常和降低异常出现的频率，是系统质量的基础保障；

【资料图】

随着分布式架构的流行，各种复杂的请求链路给异常处理带来了巨大的麻烦，需要全面的监控来定位原因，才能快速的优化和解决；

二、异常体系

不论是JDK基础，还是各类组件，在源码中都涉及大量的异常封装，从而精确的反映出描述信息，先来看看Java中的异常体系基础；

Throwable：是所有错误「Error」和异常「Exception」的超类，

Error：通常是底层的不可恢复的类，此类错误一般都比较严重，JVM将终止其运行的线程；

Exception：程序自身可以捕获并且可以预处理的异常，例如捕获处理或者抛出；

针对「编译器」来说，异常又分为「检查」异常和「非检查」异常；

检查异常：即编译时异常，在编译时期就会被编译器查验到的异常，这类异常要么捕获处理要么抛出，否则就会报编译错误；

非检查异常：即运行时异常，在编译时期不会被编译器查验到的异常，这类异常只有在程序运行的时候，才会有可能被抛出；

三、异常用法

1、使用细节

Java异常处理关键字，分别是：「try」可能抛异常的代码块，「catch」捕获异常、「finally」必须执行的代码块、「throw」方法内抛指定异常、「throws」方法声明抛多个异常；

publicclassUseExe01{publicstaticvoidmain(String[]args){try{strStm();ioStm();}catch(NullPointerExceptione){System.out.println(\"空指针异常：\"+e.getMessage());e.printStackTrace();}catch(IOExceptione){System.out.println(\"IO流异常：\"+e.getMessage());e.printStackTrace();}catch(Exceptione){System.out.println(\"异常：\"+e.getMessage());e.printStackTrace();}finally{System.out.println(\"execute...finally\");}}publicstaticvoidioStm()throwsFileNotFoundException{newFileInputStream(newFile(\"file_path\"));}publicstaticStringstrStm()throwsNullPointerException{Objectobject=newObject();returnobject.getClass().getName();}}

案例分析

细节分析

如果「try」代码块中没有抛出异常，执行完会跳到「finally」代码块； 如果「try」代码块中抛出异常，则执行「catch」代码块，无论是否捕获异常，最终都要执行「finally」代码块； 可以存在多个「catch」代码块，但是最多只匹配一个异常； 捕获异常与抛出异常的类型可以匹配，或者捕获异常的类型是抛出异常的父类； 在异常捕获时，同一个继承体系内，先捕获子类异常，再捕获父类异常；

2、返回值问题

在异常处理逻辑中，有一个非常经典的问题，就是「return」返回值，如果在「try.catch.finally」代码块中都存在「return」关键字，则要分情况讨论；

2.1 值类型

publicclassUseExe02{//返回【2】publicstaticintgetInt1(){try{inti=1/0;}catch(ArithmeticExceptione){e.printStackTrace();return1;}finally{System.out.println(\"execute...finally\");return2;}}//返回【1】publicstaticintgetInt2(){inta=1;try{inti=1/0;returna;}catch(ArithmeticExceptione){e.printStackTrace();returna;}finally{++a;System.out.println(\"execute...finally\");}}//返回【3】publicstaticintgetInt3(){inta=1;try{inti=1/0;a++;returna;}catch(ArithmeticExceptione){a++;e.printStackTrace();}finally{a++;System.out.println(\"execute...finally\");}returna;}}

逻辑分析

2.2 引用类型

publicclassUseExe03{//返回【张三】publicstaticStringgetStr1(){Stringvar;try{var=newString(\"张三\");returnvar;}catch(ArithmeticExceptione){e.printStackTrace();}finally{var=newString(\"李四\");System.out.println(\"execute...finally：\"+var);}returnvar;}//返回【李四】publicstaticStringgetStr2(){Stringvar;try{inti=1/0;var=newString(\"张三\");returnvar;}catch(ArithmeticExceptione){e.printStackTrace();var=newString(\"李四\");returnvar;}finally{var=newString(\"王五\");System.out.println(\"execute...finally：\"+var);}}//返回【王五】publicstaticStringgetStr3(){Stringvar;try{inti=1/0;var=newString(\"张三\");returnvar;}catch(ArithmeticExceptione){var=newString(\"李四\");e.printStackTrace();}finally{var=newString(\"王五\");System.out.println(\"execute...finally：\"+var);}returnvar;}}

逻辑分析

2.3 结论说明

如果只有「try」代码块中有「return」关键字，逻辑执行正常则得到「try」处的返回值； 如果只有「try.catch」代码块中有「return」关键字，「try」代码块异常，「catch」代码块执行正常，则得到「catch」处的返回值； 如果「finally」代码块中有「return」关键字，当该代码块执行正常时会得到此处的返回值；

值得说明的一点是，从异常的设计原理来来说，并不推荐在「finally」代码块中使用「return」关键字，可能会导致程序提前结束，这也是常见的开发规范；

四、项目实践

1、异常定义

对于复杂的分布式工程来说，系统发生问题时，十分依赖异常信息的捕获，从而快速定位原因和解决；

项目在处理异常时，需要考虑两个核心维度：「1」捕获和解决异常信息，「2」传递异常信息到应用端，从而引导用户的动作；

在系统中，通常依赖很多自定义的异常，比如常见：系统异常，业务异常，第三方异常；基本都是「运行时」异常；

系统异常：比如超时请求或者服务级别异常，导致流程无法执行，需要研发人员介入处理；

业务异常：基于响应的提示信息，用户可以自行解决的问题，比如常见的参数校验，授权问题等；

第三方异常：可以是内部不同系统的交互，也可以是第三方的交互，可能会涉及到各种响应状态，通过内部的封装进行统一管理，并且要保留第三方的响应；

2、异常封装

基于运行时异常「RuntimeException」类，分别定义「系统」、「业务」、「第三方」三类异常；

自定义异常基础类，注意此处省略很多构造方法，作为「RuntimeException」的子类，具体参考其源码的构造方法即可；

publicclassBaseExeextendsRuntimeException{privateStringcode;publicBaseExe(Stringcode,Stringmsg){super(msg);this.code=code;}publicBaseExe(Stringmessage,Throwablecause){super(message,cause);}//省略其他构造方法}

系统异常类，并提供常用的系统异常信息枚举类；

publicenumSysExeCode{SYSTEM_EXE(\"S00000\",\"系统异常\");}publicclassSysExceptionextendsBaseExe{publicSysException(Stringcode,Stringmsg){super(code,msg);}publicSysException(SysExeCodesysExeCode){super(sysExeCode.getCode(),sysExeCode.getMsg());}}

业务异常类，并提供常用的业务异常信息枚举类；

publicenumBizExeCode{BIZ_EXE(\"B00000\",\"业务异常\");}publicclassBizExceptionextendsBaseExe{publicBizException(Stringcode,Stringmsg){super(code,msg);}publicBizException(BizExeCodebizExeCode){super(bizExeCode.getCode(),bizExeCode.getMsg());}}

第三方异常类，并提供常用的第三方异常信息枚举类；

publicenumThirdExeCode{THIRD_EXE(\"T00000\",\"第三方异常\");}publicclassThirdExceptionextendsBaseExe{//第三方交互异常响应信息privateStringthirdCode;privateStringthirdMsg;publicThirdException(Stringcode,Stringmsg){super(code,msg);}publicThirdException(Stringcode,Stringmsg,StringthirdCode,StringthirdMsg){super(code,msg);this.thirdCode=thirdCode;this.thirdMsg=thirdMsg;}publicThirdException(ThirdExeCodethirdExeCode,StringthirdCode,StringthirdMsg){super(thirdExeCode.getCode(),thirdExeCode.getMsg());this.thirdCode=thirdCode;this.thirdMsg=thirdMsg;}}

从开发规范来说，不允许在代码中随意添加异常描述信息，必须都维护在相应的枚举类中，不同的异常类型，要在合适的场景下抛出，尽量由最上层统一捕获并处理，再转换为统一的响应结果；

3、异常处理

3.1 响应方式

在微服务项目中，通常采用RestControllerAdvice和ExceptionHandler注解，实现全局异常的捕获和处理；

@RestControllerAdvicepublicclassExeHandler{/***默认异常*/@ExceptionHandler(value=Exception.class)publicvoiddefaultException(Exceptione){//统一返回}/***系统异常*/@ExceptionHandler(value=SysException.class)publicvoidsysException(SysExceptione){//统一返回}/***业务异常*/@ExceptionHandler(value=BizException.class)publicvoidbizException(BizExceptione){//统一返回}/***第三方异常*/@ExceptionHandler(value=ThirdException.class)publicvoidthirdException(ThirdExceptione){//统一返回}}

3.2 记录方式

通常在一些核心的业务流程中，会通过注解的方式记录日志，于研发而言，最关心的还是异常日志，以此为逻辑优化的关键依据；

比较常用的技术手段是自定义注解+切面编程来实现，细节参考开源仓库中《集成日志，复杂业务下的自定义实现》篇幅内容；

@Component@AspectpublicclassLogAop{/***日志切入点*/@Pointcut(\"@annotation(com.defined.log.annotation.DefinedLog)\")publicvoidlogPointCut(){}/***环绕切入*/@Around(\"logPointCut()\")publicObjectaround(ProceedingJoinPointproceedingJoinPoint){try{//执行方法result=proceedingJoinPoint.proceed();}catch(SysExceptione){//系统异常}catch(BizExceptione){//业务异常}catch(ThirdExceptione){//第三方异常}catch(Exceptione){//默认异常}finally{//信息处理}returnresult;}}

4、异常通知

抛开业务异常不说，对于「系统」和「第三方」异常，通常都会第一时间触达到研发，从而快速定位原因和处理；

一般会根据异常的级别，将进行不同维度的消息触达，比如某微，某钉，邮件，短信等；

从技术的实现上来看，常规也是采用切面编程的方式，细节参考开源仓库中《基于AOP切面，实现系统告警功能》篇幅内容；关于消息中心的搭建设计，同样可以参考开源仓库中《聊聊消息中心的设计与实现逻辑》篇幅内容；

5、系统故障

从系统架构的层面来分析，大部分组件都提供了必要的监控能力，而这种监控手段的核心价值在于快速发现故障，并且提供一定的分析能力；

比如分布式系统中，复杂的请求的链路，对于故障的定位和排查难度都是极大的，需要将各种组件的监控信息进行统筹分析；

系统层面监控

请求链路分析

日志记录能力

可以从关键的日志记录作为问题切入点，再基于系统层面的监控能力缩小问题范围，分析请求链路的异常原因，最后通过完整的日志分析细节，从而提升问题解决的效率；

关于这些技术的应用，在开源仓库中都有详细案例，此处不再赘述；

关键词：