Java中Exception和Error的区别详解

tangjin

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Java中Exception和Error的区别详解，恰卡网带你了解更多相关信息。

世界上存在永远不会出错的程序吗？也许这只会出现在程序员的梦中。随着编程语言和软件的诞生，异常情况就如影随形地纠缠着我们，只有正确的处理好意外情况，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。
今天我要问你的问题是，请对比Exception和Error，另外，运行时异常与一般异常有什么区别？
典型回答
Exception和Error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），他是异常处理机制的基本组成类型。
Exception和Error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，进行相应的处理。
Error是指正常情况下，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）处于非正常状态，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，可检查异常在源码里必须显示的进行捕获处理，这里是编译期检查的一部分。前面我们介绍的不可查的Error，是Throwable不是Exception。
不检查异常就是所谓的运行时异常，类似NullPointerException,ArrayIndexOutOfBoundsExceptin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，并不会在编译器强制要求。

考点分析:
分析Exception和Error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，面试者只要阐述清楚就好了。
我们在日常的编程中，如何处理好异常是比较考验功底的。我觉得需要掌握两个方面：
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?我画了一个简单的类图，并列出来典型例子，可以给你作为参考，至少做到基本心里有数。

其中有些子类型，最好重点理解一下，比如
NoClassDefFoundError和ClassNotFoundException有什么区别，这也是一个经典的入门题目。
简单总结就是，NoClassDefFoundError发生在编译时对应的类可用，而运行时在Java的classpath路径中，对应的类不可用导致的错误。
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，比如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-resource和multiple catch,具体可以参考小面的代码段，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(BuffereReader br =new BufferReader(...);
    BufferedWriter writer = new BufferredWriter(...))
    {//dosomething}
catch(IOException | XException){//handle it}

知识扩展
前面谈的大多是概念性的东西，下面我来谈一些实践中的选择，我会结合一些代码用例进行分析。
先看第一个，下面的代码反应了异常处理中哪些不当之处？

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

这段代码虽然很短，但是异常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，这里是Thread。sleep()抛出的InterruptedException.
这是因为在日常的开发合作中，我们读代码的机会往往超过写代码，软件工程师门协作的艺术，所以我们有义务让自己的代码能够直观体现出尽多的信息，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捉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，否者不要捕获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。这一异常处理中特别注意的事情，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！
如果我们不能把异常抛出来，或者也没有输出到日志（Logger）之类，程序可能会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，以及什么原因产生了异常。
再看第二段代码

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

这段代码作为一段实验代码，他没有任何问题，但是在产品代码中，通常是不允许这样处理的。你先考虑一下为什么？
我们先来看一下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。
我们接下来看下面的代码段，体会一下Throw early,catch late原则。

public void readPreferences(String fileName){
    //perform operations...
    InputStream in = new FileInputStream(fileName);
    //..read the preferences file...
}

如果fileName是null,那么程序就会抛出NullPointerException,但是由于没有第一时间暴露出问题，堆栈信息可能非常令人费解，往往需要相对复杂的定位。这个NPE只是作为例子，实际产品代码中，可能是各种情况，比如获取配置失败之类的。在发现问题的时候，第一时间抛出，能够更加清晰地反映问题。
我们可以修改一下，让问题throw early ，对应的异常信息就会非常直观了。

public void readPreferences(String fileName){
    Objects.requireNonNull(fileName);
    //perform operations...
    InputStream in = new FileInputStream(fileName);
    //..read the preferences file...

至于catch late ，其实是我们经常苦恼的问题，捕获异常后，需要怎么处理呢？最差的处理方式，就是我们前面提到的“生吞异常”，本质上其实是掩盖问题。如果实在不知道怎么处理，可以选择保留原有异常的cause信息，直接再抛出或者构建新的异常抛出。在更高层面，因为有了清晰的（业务）逻辑，往往会更清楚合适的处理方式是什么。

有的时候我们会更具需要自定义异常，这个时候除了保证提供足够的信息，还有两个点需要考虑:

是否需要定义成Checked Exception,因为这种类型设计的初衷就是为了从异常情况下恢复，作为异常设计者，我们往往有充足信息进行分类。
为保证诊断信息足够的同时，要考虑避免包含敏感信息，因为那样可能导致潜在的安全问题。如果我们看java的标准库，你可能注意到类似java.net.ConnectException,出错信息是类似“connection refused(connection refused)”,而不包含具体的机器名，ip，端口等，一个重要考虑就是信息安全。类似的情况在日志中也有，比如，用户数据一般是不可以输出到日志里面的。
业界有一种争论（甚至可以算上是某种程度的共识），java语言的checked Exception也许是个设计错误，反对者列举几点：
checked Exception的假设是我们捕获了异常，然后恢复程序。但是，其实我们大多数情况下，根本不可能恢复。checked exception的使用，已经大大偏离了最初的设计目的。
checked Exception不兼容functional编程，如果你写过lambda/stream代码，相信深有体会。
很多开源项目，已经采纳了这种实践，比如spring，hibernate等，甚至反映在新的编程语言的设计中，比如Scala等。
当然，很多人觉得没有必要矫枉过正，因为确实有一些异常，比如和环境相关的IO，网络等，其实是存在可回复性的，而且java已经通过业界的海量实践，证明了其结构高质量软件的能力。我们就不再进一步解读了。
我们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，他往往会影响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。如果发生的非常的频繁，这个开销可能就不能被忽略了。
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。问题是实际上可能吗？小范围或许可能，但是在大规模项目中，这么做可能不是个理智的选择。如果需要堆栈，但是没有收集这些信息，在复杂情况下，尤其是类似微服务这种分布式系统，这会大大增加诊断的难度。
当我们的服务出现反应慢，吞吐量下降的时候，检查发生最频繁的Exception也是一种思路。关于诊断后台变慢的问题，我们会在后面的java性能基础模块中系统讨论。
今天，我从一个常见的异常处理概念问题，简单的总结了java异常处理机制，并结合代码，分析了一些普遍认可的最佳实践，以及业界最新的一些异常使用共识。最后，我分析了一下异常开销，希望能对你有所帮助。
一课一练
关于我们讨论的题目你做到心中有数了吗？可以思考一个问题，对于异常处理编程，不同的编程范式也会影响到异常的处理策略，比如，现在非常火热的反应式编程，因为其本身是异步，基于事件机制的，所以出现异常情况，决不能简单的抛出；另外，由于代码堆栈不再是同步调用那种垂直结构，这里的异常处理和日志需要更加小心，我们看到的往往是特定executor的堆栈，而不是业务方法调用关系，对于这种情况，你有什么好的办法吗？