Java 异常处理机制与全局异常拦截实践

为了防止黑客从前台异常信息，对系统进行攻击。同时，为了提高用户体验，我们都会都抛出的异常进行拦截处理。

一、异常处理类

Java 把异常当做是破坏正常流程的一个事件，当事件发生后，就会触发处理机制。Java 有一套独立的异常处理机制，在遇到异常时，方法并不返回任何值（返回值属于正常流程），而是抛出一个封装了错误信息的对象。

Throwable

所有的异常对象都派生于 Throwable 类的一个实例。在一个 Throwable 里面可以获取如下信息： ■ 获取堆栈跟踪信息。源代码中哪个类，哪个方法，第几行出现了问题……从当前代码到最底层的代码调用链都可以查出来。追踪获取底层的异常信息。 ■ 获取没抛出来的其他 Throwable。一次只能抛出一个异常，如果发生了多个异常，其他异常就不会被抛出，这时可以通过加入 suppressed 异常列表来解决（JDK7 以后才有）

Throwable 类只有两个直接继承者：Error 和 Exception。然后 Exception 又分为 RuntimeException 和 CheckedException。

Error

在 Java 中，由系统环境问题引起的异常，一般都继承于 Error 类。对于 Error 类： ■ 一般开发者不要自定义 Error 子类，因为它代表系统级别的错误。与一般的程序无关。 ■ 在 Java 异常处理机制中，Error 不强制捕获或声明，也就是不强制处理。因为程序本身对此类错误无能为力。一般情况下我们只要把堆栈跟踪信息记录下来就行。

Exception

在 Java 中，除了系统环境问题引起的异常，一般都继承于 Exception 类。Exception 分为 RuntimeException 和 CheckedException。CheckedException 必须要捕获或声明。而 RuntimeException 不强制。

CheckedException: 在 Java 中，直接或间接因为'资源'问题引起的异常，一般属于检查异常 CheckedException。检查异常继承于 Exception，而不继承于 RuntimeException。对于检查异常： ■ 必须捕获或声明 ■ 交给关心这个异常的方法处理 ■ 异常处理器应该引导用户接下来怎么办，至少做到安全退出

RuntimeException: 在 Java 中，由于接口方法使用不当造成的异常，一般属于 RuntimeException，也就是运行时异常。对于 RuntimeException： ■ 如果你调用服务方法的方式不正确，你应该马上修改代码，避免发生 RuntimeException ■ 如果是用户方法调用你的方法的方式不正确，你应该立刻抛出 RuntimeException，强制让使用者修正代码或改变使用方式，防止问题蔓延 ■ 一般情况下，不要捕获或声明 RuntimeException。因为问题在于你的程序本身有问题，如果你用异常流程处理了，反而让正常流程问题一直存在

Uncheck Exception

Error 和 RuntimeException 统称为非检查异常。两者的共同点就是都不被强制捕获或声明。实际上两者描述问题的范围完全没有交集。

二、Java 异常处理机制

【1】抛出异常: 当一个方法出现错误引发异常时，方法创建异常对象并交付运行时系统，异常对象中包含了异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息。运行时系统负责寻找处置异常的代码并执行。【2】捕获异常：在方法抛出异常之后，运行时系统将转为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的方法的集合。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。运行时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。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适的异常处理器，则运行时系统终止。同时，意味着 Java 程序的终止。

对于运行时异常、错误或可查异常，Java 技术所要求的异常处理方式有所不同。 ■ 由于运行时异常的不可查性，为了更合理、更容易地实现应用程序，Java 规定，运行时异常将由 Java 运行时系统自动抛出，允许应用程序忽略运行时异常。 ■ 对于方法运行中可能出现的 Error，当运行方法不欲捕捉时，Java 允许该方法不做任何抛出声明。因为，大多数 Error 异常属于永远不能被允许发生的状况，也属于合理的应用程序不该捕捉的异常。 ■ 对于所有的可查异常，Java 规定：一个方法必须捕捉，或者声明抛出方法之外。也就是说，当一个方法选择不捕捉可查异常时，它必须声明将抛出异常。 ■ 能够捕捉异常的方法，需要提供相符类型的异常处理器。所捕捉的异常，可能是由于自身语句所引发并抛出的异常，也可能是由某个调用的方法或者 Java 运行时系统等抛出的异常。也就是说，一个方法所能捕捉的异常，一定是 Java 代码在某处所抛出的异常。简单地说，异常总是先被抛出，后被捕捉的。 ■ 任何 Java 代码都可以抛出异常，如：自己编写的代码、来自 Java 开发环境包中代码，或者 Java 运行时系统。无论是谁，都可以通过 Java 的 throw 语句抛出异常。 ■ 从方法中抛出的任何异常都必须使用 throws 子句。捕捉异常通过 try-catch 语句或者 try-catch-finally 语句实现。

总体来说，Java 规定：对于可查异常必须捕捉、或者声明抛出。允许忽略不可查的 RuntimeException 和 Error。

捕获异常

【1】try-catch 语句：在 Java 中，异常通过 try-catch 语句结束。关键词 try 后的一对大括号将一块可能发生异常的代码包起来，称为监控区域。Java 方法在运行过程中出现异常，则创建异常对象。将异常抛出监控区域之外，由 Java 运行时系统试图寻找匹配的 catch 子句以捕获异常。若有匹配的 catch 子句，则运行其异常处理代码，try-catch 语句结束。

匹配的原则是：如果抛出的异常对象属于 catch 子句的异常类，或者属于该异常类的子类，则认为生成的异常对象与 catch 块捕获的异常类型相匹配。

需要注意的是，一旦某个 catch 捕获到匹配的异常类型，将进入异常处理代码。一经处理结束，就意味着整个 try-catch 语句结束。其他的 catch 子句不再有匹配和捕获异常类型的机会。对于有多个 catch 子句的异常程序而言，应该尽量将捕获底层异常类的 catch 子句放在前面，同时尽量将捕获相对高层的异常类的 catch 子句放在后面。否则，捕获底层异常类的 catch 子句将可能会被屏蔽。

【2】try－catch-finally 语句：try-catch 语句还可以包括第三部分，就是 finally 子句。它表示无论是否出现异常，都应当执行的内容。

无论是否捕获或处理异常，finally 块里的语句都会被执行。当在 try 块或 catch 块中遇到 return 语句时，finally 语句块将在方法返回之前被执行。在以下 4 种特殊情况下，finally 块不会被执行： ■ 在 finally 语句块中发生了异常。 ■ 在前面的代码中用了 exit() 退出程序。 ■ 程序所在的线程死亡。 ■ 关闭 CPU。

三、全局异常处理

编写一个异常拦截类，如下：@ControllerAdvice，顾名思义，这是一个增强的 Controller。使用这个 Controller ，可以实现三个方面的功能：①、全局异常处理；②、全局数据绑定；③、全局数据预处理；灵活使用这三个功能，可以帮助我们简化很多工作，需要注意的是，这是 SpringMVC 提供的功能，在 SpringBoot 中可以直接使用，下面分别来看。

import com.edu.tools.R;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
    //很重要，括号类制定需要拦截的异常，也可以进行定制化
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    @ResponseBody
    public R error(Exception e) {
        e.printStackTrace();
        // R 表示我们给前端返回的接口格式
        return R.error().message("执行全局异常处理。。。");
    }
}

测试：

四、自定义异常处理

【1】创建自定义异常类继承 RuntimeException 类。

/**
 * @description: 自定义异常类，包含了有参合无参构造器
 */
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class BusinessException extends RuntimeException {
    private Integer code; //状态码
    private String msg; //异常消息
}

【2】将自定义的异常类添加到拦截的 Handler 中

@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
    //拦截自定义异常
    @ExceptionHandler(BusinessException.class)
    @ResponseBody
    public R error(BusinessException e) {
        e.printStackTrace();
        return R.error().code(e.getCode()).message(e.getMsg());
    }
}

【3】在业务代码根据需求进行手动抛出即可，业务代码展示：throw new BusinessException(20001,'手动异常抛出');

/**
 * <p>
 * 讲师 前端控制器
 * </p>
 *
 * @since 2020-06-01
 */
@RestController
@RequestMapping("/eduservice/edu-teacher")
public class EduTeacherController {
    @Autowired
    private EduTeacherService eduTeacherService;

    /**
     * @Description 获取所有数据
     */
    @GetMapping("findAll")
    public R findAll() {
        List<EduTeacher> list = eduTeacherService.list(null);
        try {
            int i = 1 / 0;
        } catch (Exception e) {
            //手动抛出异常
            throw new BusinessException(20001, "手动异常抛出");
        }
        return R.ok().data("items", list);
    }
}

自定义异常处理类测试：

五、案例

某日 11 点 23 分 xxx 处理中量 (5s) 智能检测发现异常下降 60%

事后分析得知其根因是： 修改模板配置时，多配了个占位符 %S 导致字符串格式化的方法出错，程序未进行异常捕获，输入页加载查询接口失败，前端页面进行降级，关闭了入口，影响用户操作。

研发团队给出的解决方案：针对读取配置文案异常需要进行捕获降级，不能影响业务主流程。

案例分析

针对这类错误，以往的解决方案通常是打补丁式的修正，即：针对已发生异常的配置项进行容错处理（对解析函数添加 try…catch，如上方）。

然而，每一次异常几乎都是发生在不同的配置上，也就是说我们的补丁对于生产事件的产生几乎没有任何抑制作用。补丁式修正只能治标而不能治本，我们需要一种能治本的方案。下面就让我来给大家介绍这么一种方案（如果您有更好的方案，望不吝赐教）

最佳实践

程序初始化时将所有配置读取并解析后保存为本地变量，应用每次直接读取本地 Config 变量。监听 QConfig，当配置发生变化时调用步骤 1 的方法重新解析配置文件。如果解析时发生异常，记录错误日志/报警，并使用旧的配置。示例代码：

public class ConfigStatic {
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(ConfigStatic.class);
    private static ConfigStatic instance = new ConfigStatic();
    private static final String TITLE = "ConfigStatic";
    private final boolean initializeSuccess;

    static {
        // 将 ConfigStatic.refresh 注册至 ConfigurationFunc，当配置发生变化的时候 ConfigStatic.refresh 将被调用
        ConfigurationFunc.registerListener(TITLE, ConfigStatic::refresh);
    }

    private ConfigStatic() {
        initializeSuccess = initialize();
    }

    public static ConfigStatic getInstance() {
        return instance;
    }

    private static void refresh() {
        // 创建新配置（构造函数会调用 initialize 进行初始化）
        ConfigStatic newConfig = new ConfigStatic();
        if (newConfig.initializeSuccess) {
            // 如果新实例初始化成功，将其替换为 instance
            instance = newConfig;
        }
    }

    private Set<Integer> hsFcAddjustPriceAgencyId; // 此处省略其他配置...
    private boolean initialize() {
        final String title = "ConfigStatic.initialize";
        try {
            this.directCompareNormalAirlines = ConfigurationFunc.getHashSet("yPlusXProductConfig", ","); // 此处省略其他配置...
            return true;
        } catch (Exception ex) {
            LogManager.build(title, ex).error();
            return false;
        }
    }
}