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错误处理规范

发表于: 2004-12-11   作者:chelsea   来源:转载   浏览次数:
摘要: 错误处理规范 〇、概念澄清 概念 解释 错误 是指:导致系统不能按照用户意图工作的一切原因、事件 不是指:java.lang.Error及其子类 异常 是指:特定编程语言、开发平台提供的一种错误表现机制 不是指但包括:java.lang.Error及其子类,java.lang.Exception及其子类,System.Exception及其子类

错误处理规范

〇、概念澄清

概念 解释
错误
  • 是指:导致系统不能按照用户意图工作的一切原因、事件
  • 不是指:java.lang.Error及其子类
异常
  • 是指:特定编程语言、开发平台提供的一种错误表现机制
  • 不是指但包括:java.lang.Error及其子类,java.lang.Exception及其子类,System.Exception及其子类 ,std::exception及其子类

一、整体规范

  1. 按照错误类型,通常的处理方式如下:
错误类型 范围 处理方式
操作员错误 与人机界面交互时不满足输入规则、输入范围等发生的错误
  • 校验用户输入
  • 提示正确规则
  • 强制其改正
运行时错误 与外部资源交互时发生的错误,如网络、文件系统、数据库、其它业务应用系统等
  • 记录并抛出异常
  • 其它详见“异常处理规范”
程序员错误 与客户模块交互时不满足前置条件后置条件发生的错误,如类库被其他程序员调用时参数超出范围等
  • 使用断言
  1. 按照调用类型,通常的处理方式如下:
调用类型 处理方式
同步调用
  • 对有能力处理的异常,捕获并处理之
  • 对原始信息过于技术化的异常,捕获并包装之,重新抛出
  • 在调用的中间层,对未知异常保持沉默
  • 在调用的最高层,必须捕获所有异常,避免本身进程或宿主进程崩溃
  • 其它详见“异常处理规范”
异步调用
  • 异步调用一般不应有任何返回值
  • 服务方最好以同样的方式返回正常信息和错误信息,即正常信息是通过通知的方式返回的话,错误信息也应该通过通知的方式返回;正常信息是通过主动查询得到的话,错误信息也应该通过主动查询得到
  1. 按照展现方式,通常的分类如下:
展现方式 涉及模块
界面提示
  • 只有表示层需要显示界面提示
  • 表示层必须捕获所有错误,避免本身进程或宿主进程崩溃
记录日志
  • 除“人机交互界面的输入验证模块”、“xxx模块”外所有模块都应记录错误日志

二、异常处理规范

  1. 原则

  • 异常应该是分层的
  • 异常应该集中处理
  1. 异常定义

  • 每个模块应该有自己的应用程序异常类型层次,从本模块主动抛出的应用程序异常都应该属于该异常类型层次,客户代码可以只捕捉该层次的基类(?)
  • 应用程序的所有自定义异常都应该从开发平台提供的“应用程序异常基类”派生
  • 中间件等平台程序的运行时异常都应该从开发平台提供的“运行时异常基类”派生(?)
  • 中间件等平台程序的运行时错误都应该从开发平台提供的“错误基类”派生(?)
  1. 异常捕获

  • 对有能力处理的异常,捕获并处理之
  • 在调用的中间层,对未知异常保持沉默
  • 在调用的最高层,必须捕获所有异常,避免本身进程或宿主进程崩溃
  • 记录捕获到的每个原始异常的信息
  1. 异常抛出

  • 每个模块应使用本模块所能得知的最精确的错误原因报告异常信息
  • 如果有原始异常,在重新抛出的自定义异常中附加原始异常的信息

三、几点说明

  1. 错误处理与日志系统

  • 错误处理不等同于日志系统,日志系统只是错误信息的一种记录手段
  • 错误信息的输出应全部调用日志系统来完成
  1. 程序员错误与运行时错误

  • 接口函数的前置条件,应该是一种规范,是客户程序员必须遵守的约定;客户程序员违反了约定,程序将产生异常或不可预知的错误;对于这类约定,不应该需要有运行时的代码检查 ;比如如果你的接口函数的一个参数不能为null,而你在函数开始部分程序里写:

if(xxx == null){

throw new someException();

}

你的代码实际上允许该参数为null,因为你对null的情况进行了运行时处理;尽管你在文档里声明该参数不能为null,但如果客户程序员遵守了约定,那么你这段检查代码就是冗余的

  • 当你对参数没有任何检查就进行了使用,而非法的参数值导致了错误,此时有两种情况: 如果你在接口函数说明里列出了参数不允许的非法取值,那么客户程序员应该修改程序避免传入非法值,该类错误称为程序员错误;如果你没有说明,那么你应该修改函数,处理非法参数
  • 不是所有的限制条件在文档里说明一下,就可以把责任扔给客户程序员了,有一些错误必须处理:特别是客户程序员不需要import你的package就可以和你的接口交互的情况,如socket服务器 ,你必须在socket服务程序内部检查所有接收到的数据,拒绝错误的请求,否则极易遭到攻击
  1. 错误代码与异常

  • 不应该使用bool值来返回成功与否,bool返回值只应用在真正查询bool状态的操作中,如 bool IsDirty(),bool hasNext()等
  • 整形或bool型的错误代码返回值强迫客户程序员检查每一次调用,应用异常取代之

四、附录

  1. Anders Hejlsberg谈C#异常设计

译者注:在写一段程序时,如果没有用try-catch捕捉异常或者显式的抛出异常,而希望程序自动抛出,一些语言的编译器不会允许编译通过,如Java就是这样。这就是Checked Exceptions最基本的意思。该特性的目的是保证程序的安全性和健壮性。Zee&Snakey(MVP)对此有一段很形象的话,可以参见http://www.blogcn.com/user2/zee/main.aspBruce Eckel 也有相关的一篇文章:《Does Java need Checked Exceptions》,参见http://www.mindview.net/Etc/Discussions/CheckedExceptions

  • Checked Exceptions特性持保留态度

Bruce Eckel C#没有Checked Exceptions,你是怎么决定是否在C#中放置这种特性的么?
Anders Hejlsberg 我发现Checked Exceptions在两个方面有比较大的问题:扩展性和版本控制。我知道你也写了一些关于Checked Exceptions的东西,并且倾向于我们对这个问题的看法。
Bruce Eckel 我一直认为Checked Exceptions是非常重要的。
Anders Hejlsberg 是的,老实说,它看起来的确相当重要,这个观点并没有错。我也十分赞许Checked Exceptions特性的美妙。但它某些方面的实现会带来一些问题。例如,从JavaChecked Exceptions的实现途径来看,我认为它在解决一系列既有问题的同时,付出了带来一系列新问题的代价。这样一来,我就搞不清楚Checked Exceptions特性是否可以真的让我们的生活变得更美妙一些。对此你或许有不同看法。
Bruce Eckel C#设计小组对Checked Exceptions特性是否有过大量的争论?
Anders Hejlsberg

不,在这个问题上,我们有着广泛的共识。C#目前在Checked Exceptions上是保持缄默的。一旦有公认的更好的解决方案,我们会重新考虑,并在适当的地方采用的。我有一个人生信条,那就是——如果你对该问题不具有发言权,也没办法推进其解决进程,那么最好保持沉默和中立,而不应该摆出一个非此即彼的架势。

假设你让一个新手去编一个日历控件,他们通常会这样想:“哦,我会写出世界上最好的日历控件!我要让它有各种各样的日历外观。它有显示部分,有这个,有那个……”他们将所有这些构想都放到控件中去,然后花两天时间写了一个很蹩脚的日历程序。他们想:“在程序的下一个版本中,我将实现更多更好的功能。”

但是,一旦他们开始考虑如何将脑海中那么多抽象的念头具体实现出来时,就会发现他们原来的设计是完全错误的。现在,他们正蹲在一个角落里痛苦万状呢,他们发现必须将原来的设计全盘抛弃。这种情况我不是看到一次两次了。我是一个最低纲领主义者。对于影响全局的问题,在没有实际解决方案前,千万不要将它带入到整个框架中去,否则你将不知道这个框架在将来会变成什么样子

Bruce Eckel 极限编程(The Extreme Programmers)上说:“用最简单的办法来完成工作。”
Anders Hejlsberg 对呀,爱因斯坦也说过:“尽可能简单行事。”对于Checked Excpetions特性,我最关心的是它可能给程序员带来哪些问题。试想一下,当程序员调用一些新编写的有自己特定的异常抛出句法的API时,程序将变得多么纷乱和冗长。这时候你会明白Checked Exceptions不是在帮助程序员,反而是在添麻烦。正确的做法是,API的设计者告诉你如何去处理异常而不是让你自己想破脑袋。

 

  • Checked Exceptions的版本相关性

Bill Venners 你提到过Checked Exceptions的扩展性和版本相关性这两个问题。现在能具体解释一下它们的意思么?
Anders Hejlsberg

让我首先谈谈版本相关性,这个问题更容易理解。假设我创建了一个方法foo,并声明它可能抛出ABC三个异常。在新版的foo中,我要增加一些功能,由此可能需要抛出异常D。这将产生了一个极具破坏性的改变,因为原来调用此方法时几乎不可能处理过D异常。

也就是说,在新版本中增加抛出的异常时,给用户的代码带来了破坏。在接口中使用方法时也有类似的问题。一个实现特定功能的接口一经发布,就是不可改变的,新功能只能在新版的接口中增加。换句话说,就是只能创建新的接口。在新版本中,你只有两种选择,要么建立一个新的方法foo2foo2可以抛出更多的异常,要么在新的foo中捕获异常D,并转化为原来的异常AB或者C

Bill Venners 但即使在没有Checked Exceptions特性的语言中,(增加新的异常)不是同样会对程序造成破坏么?假如新版foo抛出了需要用户处理的新的异常,难道仅仅因为用户不希望这个异常发生,他写代码时就可以置之不理吗?
Anders Hejlsberg

不,因为在很多情况下,用户根本就不关心(异常)。他们不会处理任何异常。其实消息循环中存在一个最终的异常处理者,它会显示一个对话框提示你程序运行出错。程序员在任何地方都可以使用try finally来保护自己的代码,即使运行时发生了异常,程序依然可以正确运行。对于异常本身的处理,事实上,程序员是不关心的。

很多语言的throws语法(如Java),没必要地强迫你去处理异常,也就是逼迫你搞清楚每一个异常的来源。它们要求你要么捕获声明的异常,要么将它们放入throws语句。程序员为了达到这个要求,做了很多荒谬可笑的事情。例如他们在声明每个方法时,都必须加上修饰语:“throws Exception”。这完全是在搧这个特性的耳光,它不过是要求程序员多作些官样文章,对谁都没有好处

Bill Venners 如此说来,你认为不要求程序员明确的处理每个异常的做法,在现实中要适用得多了?
Anders Hejlsberg 人们为什么认为(显式的)异常处理非常重要呢?这太可笑了。它根本就不重要。在我印象中,一个写得非常好的程序里,try finallytry catch语句数目大概是101。在C#中,也可以使用和类似try finallyusing语句(来处理异常)
Bill Venners finally到底干了些什么?
Anders Hejlsberg finally保证你不被异常干扰,但它不直接处理异常。异常处理应该放在别的什么地方。实际上,在任何一个事件驱动的(如现代图形界面)程序中,在主消息循环里,都有一个缺省的异常处理过程,程序员只需要处理那些没被缺省处理的异常。但你必须确保任何异常情况下,原来分配的资源都能被销毁。这样一来,你的程序就是可持续运行的。你肯定不希望写程序时,在100个地方都要处理异常并弹出对话框吧。如果那样的话,你作修改时就要倒大霉了。异常应该集中处理,并在异常来临处保护好你的代码

 

  • Checked Exceptions的扩展性

Bill Venners 那么Checked Exceptions的扩展性又是如何呢?
Anders Hejlsberg

扩展性有时候和版本性是相关的。 在一个小程序里,Checked Exceptions显得蛮迷人的。你可以捕捉FileNotFoundException异常并显示出来,是不是很有趣?这在调用单个的API时也挺美妙的。但是在开发大系统时,灾难就降临了。你计划包含45个子系统,每个子系统抛出410个异常。但是(实际开发时),你每在系统集成的梯子上爬一级,必须被处理的新异常都将呈指数增长。最后,可能每个子系统需要抛出40个异常。将两个子系统集成时,你将必须写80throw语句。最后,可能你都无法控制了。

很多时候,Checked Exceptions都会激怒程序员,于是程序员就想办法绕过这个特性。他要么在到处都是写“throws Exception”,要么——我都不知道自己看到多少回了——写“try, da da da da da(译者注:意思是飞快的写一段代码), catch curly curly(译者注:即‘{ })”,然后说:“哦,我会回头来处理这些空的异常处理语句的。”实际上,理所当然的没有任何人会回头干这些事情。这时候,Checked Exceptions已经造成系统质量的极大下降。

所以,你可能很重视这些问题,但是在我们决定是否将Checked Exceptions的一些机制放入C#时,却是颇费了一番思量的。当然,知道什么异常可能在程序中抛出还是有相当价值的,有一些工具也可以作这方面的检查。我不认为我们可以建立一套足够严格而严谨的规则(来完成异常检查),因为(异常)还可能是编译器的错误引起的呢。但是我认为可以在(程序)分析工具上下些功夫,检测是否有可疑代码,是否有未捕获的异常,并将这些隐藏的漏洞给你指出来

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