Java实用技巧:当不能抛出checked异常时

开发 后端
文章假设了一种环境,同时实例分析当不能处理、也不能抛出checked异常时,我们有哪些选择,每种选择对我们的程序有着怎样的影响。

checked异常的一个问题是,有时候不允许抛出这样的异常。特别是,如果要覆盖超类中声明的方法,或者实现接口中声明的方法,而那个方法没有声明任何checked异常,那么新的实现也不能声明checked异常。

因此必须预先处理异常,另外,可以将异常转换为运行时异常,或者绕过它而不处理它。但是,应该这样做吗,这其中是否隐藏着错误?

相关文章推荐:Java三种常见异常及解决 如何更合理的利用Java中的异常抛出

问题

只要看一个例子,问题就清楚了。假设有一个File对象的List,需要按它们的标准路径以字典顺序排序。所谓标准路径,是指在解析别名、符号链接和/../及/./之后得到的完整绝对路径。本地方法使用一个比较器,如清单1所示:

  1. 清单1.按标准路径比较两个文件  
  2. importjava.io.File;  
  3. importjava.io.IOException;  
  4. importjava.util.ArrayList;  
  5. importjava.util.Collections;  
  6. importjava.util.Comparator;  
  7.  
  8. publicclassFileComparatorimplementsComparator<File>{  
  9.  
  10. publicintcompare(Filef1,Filef2){  
  11. returnf1.getCanonicalPath().compareTo(f2.getCanonicalPath());  
  12. }  
  13.  
  14. publicstaticvoidmain(String[]args){  
  15. ArrayList<File>files=newArrayList<File>();  
  16. for(Stringarg:args){  
  17. files.add(newFile(arg));  
  18. }  
  19. Collections.sort(files,newFileComparator());  
  20. for(Filef:files){  
  21. System.out.println(f);  
  22. }  
  23. }  
  24.  

不幸的是,该代码不能通过编译。问题在于,getCanonicalPath()方法抛出一个IOException,因为它需要访问文件系统。通常,当使用checked异常时,可以使用以下两种方法之一:

1.将出错的代码包装在一个try块中,并捕捉抛出的异常。
2.声明包装方法(本例为compare())也抛出IOException。

通常,至于选择何种方法,取决于是否能在抛出异常时合理地处理异常。如果能,那么使用try-catch块。如果不能,那么声明包装方法本身抛出异常。不幸的是,这两种技巧对于本例都不管用。在compare()方法中无法合理地处理IOException。从技术上讲,似乎可以做到—即返回0、1或-1,如清单2所示:

  1. 清单2.抛出异常时返回一个默认值  
  2. publicintcompare(Filef1,Filef2){  
  3. try{  
  4. returnf1.getCanonicalPath().compareTo(f2.getCanonicalPath());  
  5. }  
  6. catch(IOExceptionex){  
  7. return-1;  
  8. }  

然而,这违反了compare()方法的约定,因为它不是一个稳定的结果。对于相同的对象,前后两次调用可能产生不同的结果。如果使用这个比较器来排序,那么意味着最终列表没有被正确排序。所以现在试试第2个选项—声明compare()抛出IOException:

  1. publicintcompare(Filef1,Filef2)throwsIOException{  
  2. returnf1.getCanonicalPath().compareTo(f2.getCanonicalPath());  

这也不能通过编译。因为checked异常是方法签名的一部分,在覆盖方法时,不能增加checked异常,就像不能改变return类型一样。那么最后还剩下一个折中选项:在compare()中捕捉异常,将它转换成运行时异常,然后抛出运行时异常,如清单3所示:

  1. 清单3.将checked异常转换成运行时异常  
  2. publicintcompare(Filef1,Filef2){  
  3. try{  
  4. returnf1.getCanonicalPath().compareTo(f2.getCanonicalPath());  
  5. }  
  6. catch(IOExceptionex){  
  7. thrownewRuntimeException(ex);  
  8. }  

不幸的是,虽然这样可以通过编译,但是这种方法也不管用,其原因较为微妙。Comparator接口定义一个合约(请参阅参考资料)。这个合约不允许该方法抛出运行时异常(防止因违反泛型类型安全而成为调用代码中的bug)。使用这个比较器的方法合理地依靠它来比较两个文件,而不抛出任何异常。它们没有准备好处理compare()中意外出现的异常。

正是由于这个微妙的原因,让运行时异常成为代码要处理的外部状况是一个坏主意。这样只是逃避问题,并没有真正处理问题。不处理异常所带来的不良后果仍然存在,包括毁坏数据和得到不正确的结果。

这样便陷入了困境。既不能在compare()内真正有效地处理异常,又不能在compare()之外处理异常。还剩下什么地方可以处理异常—System.exit()?惟一正确的办法是完全避免这种困境。幸运的是,至少有两种方法可以做到这一点。

#p#

将问题一分为二

第一种办法是将问题一分为二。比较本身不会导致异常。比较的只是字符串而已。通过标准路径将文件转换成字符串才会导致异常。如果将可能抛出异常的操作与不会抛出异常的操作分开,那么问题就更容易处理了。也就是说,首先将所有文件对象转换为字符串,然后通过字符串比较器(甚至可以通过java.lang.String的自然排序)对字符串排序,最后使用排序后的字符串列表对原始的文件列表排序。这种方法不太直接,但是优点是在列表被改变之前就抛出IOException。如果出现异常,它只会出现在预先设计好的地方,不会造成损害,调用代码可以指定如何处理异常。清单4对此作了演示:

  1. 清单4.先读取,然后排序  
  2. importjava.io.File;  
  3. importjava.io.IOException;  
  4. importjava.util.ArrayList;  
  5. importjava.util.Collections;  
  6. importjava.util.HashMap;  
  7.  
  8. publicclassFileComparator{  
  9.  
  10. privatestaticArrayList<String>getCanonicalPaths(ArrayList<File>files)  
  11. throwsIOException{  
  12. ArrayList<String>paths=newArrayList<String>();  
  13. for(Filefile:files)paths.add(file.getCanonicalPath());  
  14. returnpaths;  
  15. }  
  16.  
  17. publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{  
  18. ArrayList<File>files=newArrayList<File>();  
  19. for(Stringarg:args){  
  20. files.add(newFile(arg));  
  21. }  
  22.  
  23. ArrayList<String>paths=getCanonicalPaths(files);  
  24.  
  25. //tomaintaintheoriginalmapping  
  26. HashMap<String,File>map=newHashMap<String,File>();  
  27. inti=0;  
  28. for(Stringpath:paths){  
  29. map.put(path,files.get(i));  
  30. i++;  
  31. }  
  32.  
  33. Collections.sort(paths);  
  34. files.clear();  
  35. for(Stringpath:paths){  
  36. files.add(map.get(path));  
  37. }  
  38. }  
  39.  

清单4并没有消除出现I/O错误的可能性。这一点无法做到,因为这里的代码无力提供这样的功能。但是,可以将这个问题交给更合适的地方来处理。

避免问题

前面提到的方法有点复杂,所以我建议另一种方法:不使用内置的compare()函数或Collections.sort()。使用这样的函数也许比较方便,但是不适合当前情况。Comparable和Comparator是为确定的、可预测的比较操作而设计的。一旦I/O不再符合这种情况,很可能常用的算法和接口变得不适用。即使勉强可以使用,其效率也极其低下。

例如,假设不是按标准路径来比较文件,而是按内容来比较文件。对于所比较的两个文件,每个比较操作都需要读文件的内容—甚至可能是完整的内容。这样一来,高效的算法会想要尽量减少读的次数,并且可能会想缓存每次读的结果—或者,如果文件较大,则可能缓存每个文件的hashcode—而不是每次比较时重新读每个文件。同样,您会想到首先填充一个比较键列表,然后进行排序,而不是进行内联排序。可以想象定义一个单独的、并行的IOComparator接口,该接口抛出必要的异常,如清单5所示:

  1. 清单5.独立的IOComparator接口  
  2. importjava.io.IOException;  
  3. publicinterfaceIOComparator<T>{  
  4. intcompare(To1,To2)throwsIOException;  
  5.  

然后基于这个类定义一个单独的、相近实用程序树,由它对集合的临时副本进行必要的操作,从而允许抛出异常,同时又不会使数据结构处于可能受损害的、中间的状态。例如,清单6提供了一个基本的冒泡排序:

  1. 清单6.用冒泡算法对文件排序  
  2. importjava.io.IOException;  
  3. importjava.util.ArrayList;  
  4. importjava.util.List;  
  5.  
  6. publicclassIOSorter{  
  7.  
  8. publicstatic<T>voidsort(List<T>list,IOComparator<?superT>comparator)  
  9. throwsIOException{  
  10. List<T>temp=newArrayList<T>(list.size());  
  11. temp.addAll(list);  
  12.  
  13. bubblesort(temp,comparator);  
  14.  
  15. //copybacktooriginallistnowthatnoexceptionshavebeenthrown  
  16. list.clear();  
  17. list.addAll(temp);  
  18. }  
  19.  
  20. //ofcourseyoucanreplacethiswithabetteralgorithmsuchasquicksort  
  21. privatestatic<T>voidbubblesort(List<T>list,IOComparator<?superT>comparator)  
  22. throwsIOException{  
  23. for(inti=1;i<list.size();i++){  
  24. for(intj=0;j<list.size()-i;j++){  
  25. if(comparator.compare(list.get(j),list.get(j+1))>0){  
  26. swap(list,j);  
  27. }  
  28. }  
  29. }  
  30. }  
  31.  
  32. privatestatic<T>voidswap(List<T>list,intj){  
  33. Ttemp=list.get(j);  
  34. list.set(j,list.get(j+1));  
  35. list.set(j+1,temp);  
  36. }  
  37.  

这不是唯一的方法。为了清晰,清单6有意模仿已有的Collections.sort()方法;但是,也许更有效的方法是返回一个新的列表,而不是直接修改旧列表,以防在修改列表时抛出异常所带来的损害。

#p#

最终,您实际上承认并着手处理可能出现的I/O错误,而不是逃避它,您甚至可以做更高级的错误修正。例如,IOComparator也许不会被一次I/O错误难倒—因为很多I/O问题是暂时的—可以重试几次,如清单7所示:

  1. 清单7.如果一开始不成功,再试几次(但是别试太多次)  
  2. importjava.io.File;  
  3. importjava.io.IOException;  
  4.  
  5. publicclassCanonicalPathComparatorimplementsIOComparator<File>{  
  6.  
  7. @Override  
  8. publicintcompare(Filef1,Filef2)throwsIOException{  
  9. for(inti=0;i<3;i++){  
  10. try{  
  11. returnf1.getCanonicalPath().compareTo(f2.getCanonicalPath());  
  12. }  
  13. catch(IOExceptionex){  
  14. continue;  
  15. }  
  16. }  
  17. //lastchance  
  18. returnf1.getCanonicalPath().compareTo(f2.getCanonicalPath());  
  19. }  
  20.  

这种技巧不能解决常规的Comparator的问题,因为必须重试无数次才能避免抛出异常,而且很多I/O问题并不是暂时性的。

checked异常是坏主意吗?

如果java.io.IOException是运行时异常,而不是checked异常,问题是不是有所改观?答案是否定的。如果IOException扩展RuntimeException而不是java.lang.Exception,那么更容易编写出有bug的、不正确的代码,这种代码忽略了真正可能发生的I/O错误,而在运行时出人意料地失败。

然而,编写正确的、有准备并且能够处理I/O错误的代码并不会更容易。是的,相对于不会出现意外I/O错误,不需要为此做准备的情况,这种方法更加复杂。但是,从Java语言中消除checked异常无助于我们实现那样的理想情况。I/O错误和其他环境问题是常态,积极准备比视而不见要好得多。

总之,checked异常作为方法签名的一部分并非没有道理。当您发现自己想要从一个方法抛出一个checked异常,而这又是不允许的—因而抑制本不该抑制的异常—那么回过头来,重新组织一下,考虑为什么一开始要覆盖那个方法。很可能,您本应该采取完全不同的方式。

【编辑推荐】

  1. Java编程中异常问题处理方式的区别和分析
  2. 浅析Java语言中两种异常的差别
  3. Java开发中常见的异常问题
  4. 如何更合理的利用Java中的异常抛出
  5. Java三种常见异常及解决
责任编辑:王晓东 来源: IMB
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