减少 try catch ,可以这样干! 上

简介: 减少 try catch ,可以这样干! 上


背景

软件开发过程中,不可避免的是需要处理各种异常,就我自己来说,至少有一半以上的时间都是在处理各种异常情况,所以代码中就会出现大量的try {...} catch {...} finally {...} 代码块,不仅有大量的冗余代码,而且还影响代码的可读性。比较下面两张图,看看您现在编写的代码属于哪一种风格?然后哪种编码风格您更喜欢?

丑陋的 try catch 代码块优雅的Controller

上面的示例,还只是在Controller层,如果是在Service层,可能会有更多的try catch代码块。这将会严重影响代码的可读性、“美观性”。

所以如果是我的话,我肯定偏向于第二种,我可以把更多的精力放在业务代码的开发,同时代码也会变得更加简洁。

既然业务代码不显式地对异常进行捕获、处理,而异常肯定还是处理的,不然系统岂不是动不动就崩溃了,所以必须得有其他地方捕获并处理这些异常。

那么问题来了,如何优雅的处理各种异常?

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什么是统一异常处理

Spring在3.2版本增加了一个注解@ControllerAdvice,可以与@ExceptionHandler@InitBinder@ModelAttribute 等注解注解配套使用,对于这几个注解的作用,这里不做过多赘述,若有不了解的,可以参考Spring3.2新注解@ControllerAdvice,先大概有个了解。

不过跟异常处理相关的只有注解@ExceptionHandler,从字面上看,就是 异常处理器 的意思,其实际作用也是:若在某个Controller类定义一个异常处理方法,并在方法上添加该注解,那么当出现指定的异常时,会执行该处理异常的方法,其可以使用springmvc提供的数据绑定,比如注入HttpServletRequest等,还可以接受一个当前抛出的Throwable对象。

但是,这样一来,就必须在每一个Controller类都定义一套这样的异常处理方法,因为异常可以是各种各样。这样一来,就会造成大量的冗余代码,而且若需要新增一种异常的处理逻辑,就必须修改所有Controller类了,很不优雅。

当然你可能会说,那就定义个类似BaseController的基类,这样总行了吧。

这种做法虽然没错,但仍不尽善尽美,因为这样的代码有一定的侵入性和耦合性。简简单单的Controller,我为啥非得继承这样一个类呢,万一已经继承其他基类了呢。大家都知道Java只能继承一个类。

那有没有一种方案,既不需要跟Controller耦合,也可以将定义的 异常处理器 应用到所有控制器呢?所以注解@ControllerAdvice出现了,简单的说,该注解可以把异常处理器应用到所有控制器,而不是单个控制器。借助该注解,我们可以实现:在独立的某个地方,比如单独一个类,定义一套对各种异常的处理机制,然后在类的签名加上注解@ControllerAdvice,统一对 不同阶段的不同异常 进行处理。这就是统一异常处理的原理。

注意到上面对异常按阶段进行分类,大体可以分成:进入Controller前的异常 和 Service 层异常,具体可以参考下图:

不同阶段的异常

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目标

消灭95%以上的 try catch 代码块,以优雅的 Assert(断言) 方式来校验业务的异常情况,只关注业务逻辑,而不用花费大量精力写冗余的 try catch 代码块。

统一异常处理实战

注:因为整个统一异常处理方案涉及的代码比较多,这里不方便贴出所有代码,只会贴出关键部分,所以建议将源码clone到本地方便查看。源码地址:https://github.com/sprainkle/spring-cloud-advance,涉及到的项目包括:spring-cloud-advance-commonunified-exception-handling

在定义统一异常处理类之前,先来介绍一下如何优雅的判定异常情况并抛异常。

用 Assert(断言) 替换 throw exception

想必 Assert(断言) 大家都很熟悉,比如 Spring 家族的 org.springframework.util.Assert,在我们写测试用例的时候经常会用到,使用断言能让我们编码的时候有一种非一般丝滑的感觉,比如:

    @Test
    public void test1() {
        ...
        User user = userDao.selectById(userId);
        Assert.notNull(user, "用户不存在.");
        ...
    }
    @Test
    public void test2() {
        // 另一种写法
        User user = userDao.selectById(userId);
        if (user == null) {
            throw new IllegalArgumentException("用户不存在.");
        }
    }

有没有感觉第一种判定非空的写法很优雅,第二种写法则是相对丑陋的 if {...} 代码块。那么 神奇的 Assert.notNull() 背后到底做了什么呢?下面是 Assert 的部分源码:

public abstract class Assert {
    public Assert() {
    }
    public static void notNull(@Nullable Object object, String message) {
        if (object == null) {
            throw new IllegalArgumentException(message);
        }
    }
}

可以看到,Assert 其实就是帮我们把 if {...} 封装了一下,是不是很神奇。虽然很简单,但不可否认的是编码体验至少提升了一个档次。那么我们能不能模仿org.springframework.util.Assert,也写一个断言类,不过断言失败后抛出的异常不是IllegalArgumentException 这些内置异常,而是我们自己定义的异常。下面让我们来尝试一下。

Assert

public interface Assert {
    /**
     * 创建异常
     * @param args
     * @return
     */
    BaseException newException(Object... args);
    /**
     * 创建异常
     * @param t
     * @param args
     * @return
     */
    BaseException newException(Throwable t, Object... args);
    /**
     * <p>断言对象<code>obj</code>非空。如果对象<code>obj</code>为空,则抛出异常
     *
     * @param obj 待判断对象
     */
    default void assertNotNull(Object obj) {
        if (obj == null) {
            throw newException(obj);
        }
    }
    /**
     * <p>断言对象<code>obj</code>非空。如果对象<code>obj</code>为空,则抛出异常
     * <p>异常信息<code>message</code>支持传递参数方式,避免在判断之前进行字符串拼接操作
     *
     * @param obj 待判断对象
     * @param args message占位符对应的参数列表
     */
    default void assertNotNull(Object obj, Object... args) {
        if (obj == null) {
            throw newException(args);
        }
    }
}

注:

  1. 这里只给出Assert接口的部分源码,更多断言方法请参考源码。
  2. BaseException 是所有自定义异常的基类。
  3. 在接口中定义默认方法是Java8的新语法。

上面的Assert断言方法是使用接口的默认方法定义的,然后有没有发现当断言失败后,抛出的异常不是具体的某个异常,而是交由2个newException接口方法提供。因为业务逻辑中出现的异常基本都是对应特定的场景,比如根据用户id获取用户信息,查询结果为null,此时抛出的异常可能为UserNotFoundException,并且有特定的异常码(比如7001)和异常信息“用户不存在”。所以具体抛出什么异常,有Assert的实现类决定。

看到这里,您可能会有这样的疑问,按照上面的说法,那岂不是有多少异常情况,就得有定义等量的断言类和异常类,这显然是反人类的,这也没想象中高明嘛。别急,且听我细细道来。

善解人意的Enum

自定义异常BaseException有2个属性,即codemessage,这样一对属性,有没有想到什么类一般也会定义这2个属性?没错,就是枚举类。且看我如何将 EnumAssert 结合起来,相信我一定会让你眼前一亮。如下:

public interface IResponseEnum {
    int getCode();
    String getMessage();
}
/**
 * <p>业务异常</p>
 * <p>业务处理时,出现异常,可以抛出该异常</p>
 */
public class BusinessException extends  BaseException {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    public BusinessException(IResponseEnum responseEnum, Object[] args, String message) {
        super(responseEnum, args, message);
    }
    public BusinessException(IResponseEnum responseEnum, Object[] args, String message, Throwable cause) {
        super(responseEnum, args, message, cause);
    }
}
public interface BusinessExceptionAssert extends IResponseEnum, Assert {
    @Override
    default BaseException newException(Object... args) {
        String msg = MessageFormat.format(this.getMessage(), args);
        return new BusinessException(this, args, msg);
    }
    @Override
    default BaseException newException(Throwable t, Object... args) {
        String msg = MessageFormat.format(this.getMessage(), args);
        return new BusinessException(this, args, msg, t);
    }
}
@Getter
@AllArgsConstructor
public enum ResponseEnum implements BusinessExceptionAssert {
    /**
     * Bad licence type
     */
    BAD_LICENCE_TYPE(7001, "Bad licence type."),
    /**
     * Licence not found
     */
    LICENCE_NOT_FOUND(7002, "Licence not found.")
    ;
    /**
     * 返回码
     */
    private int code;
    /**
     * 返回消息
     */
    private String message;
}

看到这里,有没有眼前一亮的感觉,代码示例中定义了两个枚举实例:BAD_LICENCE_TYPELICENCE_NOT_FOUND,分别对应了BadLicenceTypeExceptionLicenceNotFoundException两种异常。以后每增加一种异常情况,只需增加一个枚举实例即可,再也不用每一种异常都定义一个异常类了。然后再来看下如何使用,假设LicenceService有校验Licence是否存在的方法,如下:

    /**
     * 校验{@link Licence}存在
     * @param licence
     */
    private void checkNotNull(Licence licence) {
        ResponseEnum.LICENCE_NOT_FOUND.assertNotNull(licence);
    }

若不使用断言,代码可能如下:

    private void checkNotNull(Licence licence) {
        if (licence == null) {
            throw new LicenceNotFoundException();
            // 或者这样
            throw new BusinessException(7001, "Bad licence type.");
        }
    }

使用枚举类结合(继承)Assert,只需根据特定的异常情况定义不同的枚举实例,如上面的BAD_LICENCE_TYPELICENCE_NOT_FOUND,就能够针对不同情况抛出特定的异常(这里指携带特定的异常码和异常消息),这样既不用定义大量的异常类,同时还具备了断言的良好可读性,当然这种方案的好处远不止这些,请继续阅读后文,慢慢体会。

注:上面举的例子是针对特定的业务,而有部分异常情况是通用的,比如:服务器繁忙、网络异常、服务器异常、参数校验异常、404等,所以有CommonResponseEnumArgumentResponseEnumServletResponseEnum,其中 ServletResponseEnum 会在后文详细说明。

定义统一异常处理器类

@Slf4j
@Component
@ControllerAdvice
@ConditionalOnWebApplication
@ConditionalOnMissingBean(UnifiedExceptionHandler.class)
public class UnifiedExceptionHandler {
    /**
     * 生产环境
     */
    private final static String ENV_PROD = "prod";
    @Autowired
    private UnifiedMessageSource unifiedMessageSource;
    /**
     * 当前环境
     */
    @Value("${spring.profiles.active}")
    private String profile;
    /**
     * 获取国际化消息
     *
     * @param e 异常
     * @return
     */
    public String getMessage(BaseException e) {
        String code = "response." + e.getResponseEnum().toString();
        String message = unifiedMessageSource.getMessage(code, e.getArgs());
        if (message == null || message.isEmpty()) {
            return e.getMessage();
        }
        return message;
    }
    /**
     * 业务异常
     *
     * @param e 异常
     * @return 异常结果
     */
    @ExceptionHandler(value = BusinessException.class)
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleBusinessException(BaseException e) {
        log.error(e.getMessage(), e);
        return new ErrorResponse(e.getResponseEnum().getCode(), getMessage(e));
    }
    /**
     * 自定义异常
     *
     * @param e 异常
     * @return 异常结果
     */
    @ExceptionHandler(value = BaseException.class)
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleBaseException(BaseException e) {
        log.error(e.getMessage(), e);
        return new ErrorResponse(e.getResponseEnum().getCode(), getMessage(e));
    }
    /**
     * Controller上一层相关异常
     *
     * @param e 异常
     * @return 异常结果
     */
    @ExceptionHandler({
            NoHandlerFoundException.class,
            HttpRequestMethodNotSupportedException.class,
            HttpMediaTypeNotSupportedException.class,
            MissingPathVariableException.class,
            MissingServletRequestParameterException.class,
            TypeMismatchException.class,
            HttpMessageNotReadableException.class,
            HttpMessageNotWritableException.class,
            // BindException.class,
            // MethodArgumentNotValidException.class
            HttpMediaTypeNotAcceptableException.class,
            ServletRequestBindingException.class,
            ConversionNotSupportedException.class,
            MissingServletRequestPartException.class,
            AsyncRequestTimeoutException.class
    })
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleServletException(Exception e) {
        log.error(e.getMessage(), e);
        int code = CommonResponseEnum.SERVER_ERROR.getCode();
        try {
            ServletResponseEnum servletExceptionEnum = ServletResponseEnum.valueOf(e.getClass().getSimpleName());
            code = servletExceptionEnum.getCode();
        } catch (IllegalArgumentException e1) {
            log.error("class [{}] not defined in enum {}", e.getClass().getName(), ServletResponseEnum.class.getName());
        }
        if (ENV_PROD.equals(profile)) {
            // 当为生产环境, 不适合把具体的异常信息展示给用户, 比如404.
            code = CommonResponseEnum.SERVER_ERROR.getCode();
            BaseException baseException = new BaseException(CommonResponseEnum.SERVER_ERROR);
            String message = getMessage(baseException);
            return new ErrorResponse(code, message);
        }
        return new ErrorResponse(code, e.getMessage());
    }
    /**
     * 参数绑定异常
     *
     * @param e 异常
     * @return 异常结果
     */
    @ExceptionHandler(value = BindException.class)
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleBindException(BindException e) {
        log.error("参数绑定校验异常", e);
        return wrapperBindingResult(e.getBindingResult());
    }
    /**
     * 参数校验异常,将校验失败的所有异常组合成一条错误信息
     *
     * @param e 异常
     * @return 异常结果
     */
    @ExceptionHandler(value = MethodArgumentNotValidException.class)
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleValidException(MethodArgumentNotValidException e) {
        log.error("参数绑定校验异常", e);
        return wrapperBindingResult(e.getBindingResult());
    }
    /**
     * 包装绑定异常结果
     *
     * @param bindingResult 绑定结果
     * @return 异常结果
     */
    private ErrorResponse wrapperBindingResult(BindingResult bindingResult) {
        StringBuilder msg = new StringBuilder();
        for (ObjectError error : bindingResult.getAllErrors()) {
            msg.append(", ");
            if (error instanceof FieldError) {
                msg.append(((FieldError) error).getField()).append(": ");
            }
            msg.append(error.getDefaultMessage() == null ? "" : error.getDefaultMessage());
        }
        return new ErrorResponse(ArgumentResponseEnum.VALID_ERROR.getCode(), msg.substring(2));
    }
    /**
     * 未定义异常
     *
     * @param e 异常
     * @return 异常结果
     */
    @ExceptionHandler(value = Exception.class)
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleException(Exception e) {
        log.error(e.getMessage(), e);
        if (ENV_PROD.equals(profile)) {
            // 当为生产环境, 不适合把具体的异常信息展示给用户, 比如数据库异常信息.
            int code = CommonResponseEnum.SERVER_ERROR.getCode();
            BaseException baseException = new BaseException(CommonResponseEnum.SERVER_ERROR);
            String message = getMessage(baseException);
            return new ErrorResponse(code, message);
        }
        return new ErrorResponse(CommonResponseEnum.SERVER_ERROR.getCode(), e.getMessage());
    }
}

可以看到,上面将异常分成几类,实际上只有两大类,一类是ServletExceptionServiceException,还记得上文提到的 按阶段分类 吗,即对应 进入Controller前的异常 和 Service 层异常;然后 ServiceException 再分成自定义异常、未知异常。对应关系如下:

  • 进入Controller前的异常: handleServletException、handleBindException、handleValidException
  • 自定义异常: handleBusinessException、handleBaseException
  • 未知异常: handleException

接下来分别对这几种异常处理器做详细说明。

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