绵阳梓潼网站制作公司

JVM如何处理异常深入详解

前言

成都创新互联制作网站网页找三站合一网站制作公司,专注于网页设计,做网站、成都网站设计,网站设计,企业网站搭建,网站开发,建网站业务,680元做网站,已为上千家服务,成都创新互联网站建设将一如既往的为我们的客户提供最优质的网站建设、网络营销推广服务!

无论你是使用何种编程语言，在日常的开发过程中，都会不可避免的要处理异常。今天本文将尝试讲解一些JVM如何处理异常问题，希望能够讲清楚这个内部的机制，如果对大家有所启发和帮助，则甚好。

当异常不仅仅是异常

我们在标题中提到了异常，然而这里指的异常并不是单纯的Exception，而是更为宽泛的Throwable。只是我们工作中习以为常的将它们（错误地）这样称谓。

关于Exception和Throwable的关系简单描述一下

  • Exception属于Throwable的子类，Throwable的另一个重要的子类是Error
  • throw可以抛出的都是Throwable和其子类，catch可捕获的也是Throwable和其子类。

除此之外，但是Exception也有一些需要我们再次强调的

  • Exception分为两种类型，一种为Checked Exception，另一种为unchecked Exception
  • Checked Exception，比如最常见的IOException，这种异常需要调用处显式处理，要么使用try catch捕获，要么再次抛出去。
  • Unchecked Exception指的是所有继承自Error（包含自身）或者是RuntimeException（包含自身）的类。这些异常不强制在调用处进行处理。但是也可以try catch处理。

注：本文暂不做Checked Exception设计的好坏的分析。

Exception Table 异常表

提到JVM处理异常的机制，就需要提及Exception Table，以下称为异常表。我们暂且不急于介绍异常表，先看一个简单的Java处理异常的小例子。

public static void simpleTryCatch() {
 try {
 testNPE();
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 }
}

上面的代码是一个很简单的例子，用来捕获处理一个潜在的空指针异常。

当然如果只是看简简单单的代码，我们很难看出什么高深之处，更没有了今天文章要谈论的内容。

所以这里我们需要借助一把神兵利器，它就是javap,一个用来拆解class文件的工具，和javac一样由JDK提供。

然后我们使用javap来分析这段代码（需要先使用javac编译）

//javap -c Main
 public static void simpleTryCatch();
 Code:
 0: invokestatic #3   // Method testNPE:()V
 3: goto  11
 6: astore_0
 7: aload_0
 8: invokevirtual #5   // Method java/lang/Exception.printStackTrace:()V
 11: return
 Exception table:
 from to target type
  0 3 6 Class java/lang/Exception

看到上面的代码，应该会有会心一笑，因为终于看到了Exception table，也就是我们要研究的异常表。

异常表中包含了一个或多个异常处理者(Exception Handler)的信息，这些信息包含如下

  • from 可能发生异常的起始点
  • to 可能发生异常的结束点
  • target 上述from和to之前发生异常后的异常处理者的位置
  • type 异常处理者处理的异常的类信息

那么异常表用在什么时候呢

答案是异常发生的时候，当一个异常发生时

1.JVM会在当前出现异常的方法中，查找异常表，是否有合适的处理者来处理

2.如果当前方法异常表不为空，并且异常符合处理者的from和to节点，并且type也匹配，则JVM调用位于target的调用者来处理。

3.如果上一条未找到合理的处理者，则继续查找异常表中的剩余条目

4.如果当前方法的异常表无法处理，则向上查找（弹栈处理）刚刚调用该方法的调用处，并重复上面的操作。

5.如果所有的栈帧被弹出，仍然没有处理，则抛给当前的Thread，Thread则会终止。

6.如果当前Thread为最后一个非守护线程，且未处理异常，则会导致JVM终止运行。

以上就是JVM处理异常的一些机制。

try catch -finally

除了简单的try-catch外，我们还常常和finally做结合使用。比如这样的代码

public static void simpleTryCatchFinally() {
 try {
 testNPE();
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 } finally {
 System.out.println("Finally");
 }
}

同样我们使用javap分析一下代码

public static void simpleTryCatchFinally();
 Code:
 0: invokestatic #3   // Method testNPE:()V
 3: getstatic #6   // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 6: ldc  #7   // String Finally
 8: invokevirtual #8   // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
 11: goto  41
 14: astore_0
 15: aload_0
 16: invokevirtual #5   // Method java/lang/Exception.printStackTrace:()V
 19: getstatic #6   // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 22: ldc  #7   // String Finally
 24: invokevirtual #8   // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
 27: goto  41
 30: astore_1
 31: getstatic #6   // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 34: ldc  #7   // String Finally
 36: invokevirtual #8   // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
 39: aload_1
 40: athrow
 41: return
 Exception table:
 from to target type
  0 3 14 Class java/lang/Exception
  0 3 30 any
  14 19 30 any

和之前有所不同，这次

  • 异常表中，有三条数据，而我们仅仅捕获了一个Exception
  • 异常表的后两个item的type为any

上面的三条异常表item的意思为

  • 如果0到3之间，发生了Exception类型的异常，调用14位置的异常处理者。
  • 如果0到3之间，无论发生什么异常，都调用30位置的处理者
  • 如果14到19之间（即catch部分），不论发生什么异常，都调用30位置的处理者。

再次分析上面的Java代码，finally里面的部分已经被提取到了try部分和catch部分。我们再次调一下代码来看一下

public static void simpleTryCatchFinally();
 Code:
 //try 部分提取finally代码，如果没有异常发生，则执行输出finally操作，直至goto到41位置，执行返回操作。 

 0: invokestatic #3   // Method testNPE:()V
 3: getstatic #6   // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 6: ldc  #7   // String Finally
 8: invokevirtual #8   // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
 11: goto  41

 //catch部分提取finally代码，如果没有异常发生，则执行输出finally操作，直至执行got到41位置，执行返回操作。
 14: astore_0
 15: aload_0
 16: invokevirtual #5   // Method java/lang/Exception.printStackTrace:()V
 19: getstatic #6   // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 22: ldc  #7   // String Finally
 24: invokevirtual #8   // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
 27: goto  41
 //finally部分的代码如果被调用，有可能是try部分，也有可能是catch部分发生异常。
 30: astore_1
 31: getstatic #6   // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 34: ldc  #7   // String Finally
 36: invokevirtual #8   // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
 39: aload_1
 40: athrow //如果异常没有被catch捕获，而是到了这里，执行完finally的语句后，仍然要把这个异常抛出去，传递给调用处。
 41: return

Catch先后顺序的问题

我们在代码中的catch的顺序决定了异常处理者在异常表的位置，所以，越是具体的异常要先处理，否则就会出现下面的问题

private static void misuseCatchException() {
 try {
 testNPE();
 } catch (Throwable t) {
 t.printStackTrace();
 } catch (Exception e) { //error occurs during compilings with tips Exception Java.lang.Exception has already benn caught.
 e.printStackTrace();
 }
}

这段代码会导致编译失败，因为先捕获Throwable后捕获Exception，会导致后面的catch永远无法被执行。

Return 和finally的问题

这算是我们扩展的一个相对比较极端的问题，就是类似这样的代码，既有return，又有finally，那么finally导致会不会执行

public static String tryCatchReturn() {
 try {
 testNPE();
 return "OK";
 } catch (Exception e) {
 return "ERROR";
 } finally {
 System.out.println("tryCatchReturn");
 }
}

答案是finally会执行，那么还是使用上面的方法，我们来看一下为什么finally会执行。

public static java.lang.String tryCatchReturn();
 Code:
 0: invokestatic #3   // Method testNPE:()V
 3: ldc  #6   // String OK
 5: astore_0
 6: getstatic #7   // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 9: ldc  #8   // String tryCatchReturn
 11: invokevirtual #9   // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
 14: aload_0
 15: areturn 返回OK字符串，areturn意思为return a reference from a method
 16: astore_0
 17: ldc  #10   // String ERROR
 19: astore_1
 20: getstatic #7   // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 23: ldc  #8   // String tryCatchReturn
 25: invokevirtual #9   // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
 28: aload_1
 29: areturn //返回ERROR字符串
 30: astore_2
 31: getstatic #7   // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 34: ldc  #8   // String tryCatchReturn
 36: invokevirtual #9   // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
 39: aload_2
 40: athrow 如果catch有未处理的异常，抛出去。

行文仓促，加之本人水平有限，有错误的地方，请指出。

参考文章：

  • http://blog.jamesdbloom.com/JVMInternals.html#exception_table
  • https://blog.takipi.com/the-surprising-truth-of-java-exceptions-what-is-really-going-on-under-the-hood/
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Java_bytecode_instruction_listings
  • https://dzone.com/articles/the-truth-of-java-exceptions-whats-really-going-on

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对创新互联的支持。


文章名称：JVM如何处理异常深入详解
链接分享：http://myzitong.com/article/ipjpos.html

其他资讯