精读《捕获所有异步 error》

成熟的产品都有较高的稳定性要求,仅前端就要做大量监控、错误上报,后端更是如此,一个未考虑的异常可能导致数据错误、服务雪崩、内存溢出等等问题,轻则每天焦头烂额的处理异常,重则引发线上故障。

假设代码逻辑没有错误,那么剩下的就是异常错误了。

由于任何服务、代码都可能存在外部调用,只要外部调用存在不确定性,代码就可能出现异常,所以捕获异常是一个非常重要的基本功。

所以本周就精读 How to avoid uncaught async errors in Javascript 这篇文章,看看 JS 如何捕获异步异常错误。

概述

之所以要关注异步异常,是因为捕获同步异常非常简单:

try {
  ;(() => {
    throw new Error('err')
  })()
} catch (e) {
  console.log(e) // caught
}

但异步错误却无法被直接捕获,这不太直观:

try {
  ;(async () => {
    throw new Error('err') // uncaught
  })()
} catch (e) {
  console.log(e)
}

原因是异步代码并不在 try catch 上下文中执行,唯一的同步逻辑只有创建一个异步函数,所以异步函数内的错误无法被捕获。

要捕获 async 函数内的异常,可以调用 .catch,因为 async 函数返回一个 Promise:

;(async () => {
  throw new Error('err')
})().catch((e) => {
  console.log(e) // caught
})

当然也可以在函数体内直接用 try catch

;(async () => {
  try {
    throw new Error('err')
  } catch (e) {
    console.log(e) // caught
  }
})()

类似的,如果在循环体里捕获异常,则要使用 Promise.all

try {
  await Promise.all(
    [1, 2, 3].map(async () => {
      throw new Error('err')
    })
  )
} catch (e) {
  console.log(e) // caught
}

也就是说 await 修饰的 Promise 内抛出的异常,可以被 try catch 捕获。

但不是说写了 await 就一定能捕获到异常,一种情况是 Promise 内再包含一个异步:

new Promise(() => {
  setTimeout(() => {
    throw new Error('err') // uncaught
  }, 0)
}).catch((e) => {
  console.log(e)
})

这个情况要用 reject 方式抛出异常才能被捕获:

new Promise((res, rej) => {
  setTimeout(() => {
    rej('err') // caught
  }, 0)
}).catch((e) => {
  console.log(e)
})

另一种情况是,这个 await 没有被执行到:

const wait = (ms) => new Promise((res) => setTimeout(res, ms))

;(async () => {
  try {
    const p1 = wait(3000).then(() => {
      throw new Error('err')
    }) // uncaught
    await wait(2000).then(() => {
      throw new Error('err2')
    }) // caught
    await p1
  } catch (e) {
    console.log(e)
  }
})()

p1 等待 3s 后抛出异常,但因为 2s 后抛出了 err2 异常,中断了代码执行,所以 await p1 不会被执行到,导致这个异常不会被 catch 住。

而且有意思的是,如果换一个场景,提前执行了 p1,等 1s 后再 await p1,那异常就从无法捕获变成可以捕获了,这样浏览器会怎么处理?

const wait = (ms) => new Promise((res) => setTimeout(res, ms))

;(async () => {
  try {
    const p1 = wait(1000).then(() => {
      throw new Error('err')
    })
    await wait(2000)
    await p1
  } catch (e) {
    console.log(e)
  }
})()

结论是浏览器 1s 后会抛出一个未捕获异常,但再过 1s 这个未捕获异常就消失了,变成了捕获的异常。

这个行为很奇怪,当程序复杂时很难排查,因为并行的 Promise 建议用 Promise.all 处理:

await Promise.all([
  wait(1000).then(() => {
    throw new Error('err')
  }), // p1
  wait(2000),
])

另外 Promise 的错误会随着 Promise 链传递,因此建议把 Promise 内多次异步行为改写为多条链的模式,在最后 catch 住错误。

还是之前的例子,Promise 无法捕获内部的异步错误:

new Promise((res, rej) => {
  setTimeout(() => {
    throw Error('err')
  }, 1000) // 1
}).catch((error) => {
  console.log(error)
})

但如果写成 Promise Chain,就可以捕获了:

new Promise((res, rej) => {
  setTimeout(res, 1000) // 1
})
  .then((res, rej) => {
    throw Error('err')
  })
  .catch((error) => {
    console.log(error)
  })

原因是,用 Promise Chain 代替了内部多次异步嵌套,这样多个异步行为会被拆解为对应 Promise Chain 的同步行为,Promise 就可以捕获啦。

最后,DOM 事件监听内抛出的错误都无法被捕获:

document.querySelector('button').addEventListener('click', async () => {
  throw new Error('err') // uncaught
})

同步也一样:

document.querySelector('button').addEventListener('click', () => {
  throw new Error('err') // uncaught
})

只能通过函数体内 try catch 来捕获。

精读

我们开篇提到了要监控所有异常,仅通过 try catchthen 捕获同步、异步错误还是不够的,因为这些是局部错误捕获手段,当我们无法保证所有代码都处理了异常时,需要进行全局异常监控,一般有两种方法:

  • window.addEventListener('error')
  • window.addEventListener('unhandledrejection')

error 可以监听所有同步、异步的运行时错误,但无法监听语法、接口、资源加载错误。而 unhandledrejection 可以监听到 Promise 中抛出的,未被 .catch 捕获的错误。

在具体的前端框架中,也可以通过框架提供的错误监听方案解决部分问题,比如 React 的 Error Boundaries、Vue 的 error handler,一个是 UI 组件级别的,一个是全局的。

回过头来看,本身 js 提供的 try catch 错误捕获是非常有效的,之所以会遇到无法捕获错误的经常,大多是因为异步导致的。

然而大部分异步错误,都可以通过 await 的方式解决,我们唯一要注意的是,await 仅支持一层,或者说一条链的错误监听,比如这个例子是可以监听到错误的:

try {
  await func1()
} catch (err) {
  // caught
}

async function func1() {
  await func2()
}

async function func2() {
  throw Error('error')
}

也就是说,只要这一条链内都被 await 住了,那么最外层的 try catch 就能捕获异步错误。但如果有一层异步又脱离了 await,那么就无法捕获了:

async function func2() {
  setTimeout(() => {
    throw Error('error') // uncaught
  })
}

针对这个问题,原文也提供了例如 Promise.all、链式 Promise、.catch 等方法解决,因此只要编写代码时注意对异步的处理,就可以用 try catch 捕获这些异步错误。

总结

关于异步错误的处理,如果还有其它未考虑到的情况,欢迎留言补充。

讨论地址是: 精读《捕获所有异步 error》· Issue #350 · dt-fe/weekly

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