1 引言
傳統(tǒng)的基于函數(shù)返回錯(cuò)誤代碼的錯(cuò)誤處理方法存在明顯的不足，如程序邏輯復(fù)雜，結(jié)構(gòu)不清；可靠性差，維護(hù)不便；返回信息有限，不直觀需譯碼；返回代碼標(biāo)準(zhǔn)化困難，代碼復(fù)用率低；在面向?qū)ο蟮膽?yīng)用系統(tǒng)中，有些如構(gòu)造方法等沒有返回值而無法報(bào)告程序錯(cuò)誤。因此，在Java中新的錯(cuò)誤檢測(cè)和報(bào)告方法—異常處理機(jī)制應(yīng)運(yùn)而生。
異常是指中斷程序正常執(zhí)行流程的錯(cuò)誤事件，如程序打開不存在的文件、裝載不存在的類、網(wǎng)絡(luò)連接中斷、被零除、訪問數(shù)組越界、系統(tǒng)資源耗盡等。在Java中，異常[1](Exception，例外)是特殊的運(yùn)行錯(cuò)誤對(duì)象，是異常類的一個(gè)對(duì)象，而每個(gè)異常類代表一種運(yùn)行錯(cuò)誤，在異常類中封裝了該運(yùn)行錯(cuò)誤的信息和處理錯(cuò)誤的方法等內(nèi)容。Java異常處理機(jī)制的基本思想是由發(fā)現(xiàn)而不能處理錯(cuò)誤的方法引發(fā)一個(gè)異常對(duì)象，然后由該方法的直接或間接調(diào)用者捕獲并處理這個(gè)錯(cuò)誤。其優(yōu)越性有：在catch中傳播與捕獲錯(cuò)誤信息，實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)誤代碼與業(yè)務(wù)邏輯的分離，結(jié)構(gòu)清晰；可對(duì)錯(cuò)誤類型分組并標(biāo)準(zhǔn)化；方便了對(duì)錯(cuò)誤的定位與維護(hù)；能有效防止由于異常而導(dǎo)致程序運(yùn)行崩潰，可靠性高；強(qiáng)制程序員考慮程序的容錯(cuò)性、健壯性和安全性。

2? Java異常處理機(jī)制
2.1? 異常類
2.1.1? 系統(tǒng)定義的異常類
異常類用于處理異常，分為系統(tǒng)定義的異常類和用戶自定義的異常類[1]。在java.lang包中提供的Throwable類是異常類層次結(jié)構(gòu)的頂層類，Error類和Exception類是從Throwable類直接派生的兩個(gè)知名子類。
Exception類：它代表了Java語言中異常的基本屬性，除Java預(yù)定義的由Exception類派生的諸多異常類外，還支持用戶擴(kuò)展Exception類來實(shí)現(xiàn)自定義異常類。其構(gòu)造函數(shù)主要有public Exception()和public Exception(String s)等；它從Throwable類繼承了若干方法，常用的有：public String toString()方法，用來返回異常類信息；public void printStackTrace()方法，默認(rèn)在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備上輸出當(dāng)前異常對(duì)象的堆棧使用軌跡。Exception類定義的是非致命性錯(cuò)誤，允許用戶編寫代碼來處理這類錯(cuò)誤，并繼續(xù)程序的執(zhí)行。通常觸發(fā)異常（Exception）的原因有打開的文件不存在；網(wǎng)絡(luò)連接中斷；操作數(shù)超過允許范圍；想要加載的類文件不存在；試圖通過空的引用型變量訪問對(duì)象；數(shù)組下標(biāo)越界等。
Error類：它定義的錯(cuò)誤是致命性錯(cuò)誤，如虛擬機(jī)錯(cuò)誤、裝載錯(cuò)誤、動(dòng)態(tài)連接錯(cuò)誤，一般會(huì)導(dǎo)致程序停止執(zhí)行，通常是由于Java系統(tǒng)或執(zhí)行環(huán)境發(fā)生錯(cuò)誤（Error）而導(dǎo)致的。由于這類異常主要與硬件、運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)有關(guān)，而不是由用戶程序本身拋出的，因此用戶程序不對(duì)這類異常進(jìn)行處理。
需指出，除java.lang包中定義的異常處理之外，其他的Java包中也包括異常。實(shí)際上幾乎每個(gè)Java包都定義了相應(yīng)的異常類。此外，運(yùn)行時(shí)異常RuntimeException類及其派生子類是Java程序員不用處理的異常。Java創(chuàng)建者認(rèn)為運(yùn)行時(shí)異常不應(yīng)由程序來處理，而且程序也很難真正的對(duì)付運(yùn)行時(shí)異常。
2.1.2? 用戶自定義異常類
用戶自定義異常類是指擴(kuò)展Exception類或其他某個(gè)已經(jīng)存在的系統(tǒng)異常類或其他用戶異常類而形成新的異常類。可以給新的異常類定義新的屬性和方法，或重載父類的屬性和方法，并使這些屬性和方法能夠體現(xiàn)該類所對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤信息。要特別注意的是：第一? 一個(gè)方法被覆蓋時(shí)，覆蓋的方法必須扔出與被覆蓋方法相同的異常或其異常類的子類；第二? 若父類拋出多個(gè)異常，則覆蓋方法只能拋出父類所拋出的異常的一個(gè)子集，或者說不能拋出新的異常。
2.2? 基本機(jī)制與語法結(jié)構(gòu)
2.2.1? 基本機(jī)制
Java異常處理機(jī)制采用中斷模式[2]，即引發(fā)并拋出異常后，中止正在執(zhí)行的程序塊，控制流轉(zhuǎn)至異常處理器，待完成異常處理后，再返回調(diào)用點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。異常處理的基本算法是：
Step1：拋出異常，即創(chuàng)建一個(gè)異常對(duì)象并將它交給運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的過程；
Step2：捕獲異常，即找到異常處理程序的過程：運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)從發(fā)生錯(cuò)誤的方法開始回溯，在方法調(diào)用堆棧里向后搜索，直到找到能處理當(dāng)前發(fā)生的異常的處理程序的方法；
Step3：處理異常，即通過方法調(diào)用來實(shí)現(xiàn)對(duì)異常的處理；
Step4：終止異常處理。若運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)在方法調(diào)用棧中遍歷了所有的方法而未找到合適的異常處理程序，則顯示缺省錯(cuò)誤并終止執(zhí)行運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的異常處理。
2.2.2? 語法結(jié)構(gòu)
Java異常處理機(jī)制通過throws、throw、try、catch和finally 5個(gè)關(guān)鍵詞來實(shí)現(xiàn)，分為三個(gè)基本部分[3]。
·throws：此關(guān)鍵字統(tǒng)一定制并明確標(biāo)明了一個(gè)方法可能拋出的各種異常，這些異常是該方法定義的一部分。其實(shí)質(zhì)是允許將異常處理遞歸交給調(diào)用它的上一級(jí)方法去處理，此時(shí)Java編譯器會(huì)強(qiáng)制此方法的調(diào)用者必須將其放在調(diào)用方法的try、catch塊中以拋出并捕獲處理這些異常。
·throw：此語句用來拋出緊跟其后的一個(gè)異常對(duì)象給此方法的調(diào)用者，此異常對(duì)象可用new創(chuàng)建，或者是一個(gè)Throwable的實(shí)例句柄通過參數(shù)傳到catch中。因?yàn)橛脩糇远x的異常不能由系統(tǒng)自動(dòng)拋出，所以必須借助于throw語句來拋出各種錯(cuò)誤情況所對(duì)應(yīng)的異常，且要求在程序中的合適位置定義好用戶自定義的異常類。
·try-catch-finally：此語句是Java錯(cuò)誤處理的基本結(jié)構(gòu)，主要用來捕獲和處理一個(gè)或多個(gè)異常。通常由try、catch、finally三個(gè)塊組成。ⅰ）try塊：將所有可能拋出異常的代碼部分放入try塊中；ⅱ）catch塊：用緊跟在try塊后面一個(gè)或多個(gè)catch子句來捕獲異常，其的目標(biāo)是處理異常，把變量設(shè)到合理的狀態(tài)，并象沒有出錯(cuò)一樣繼續(xù)運(yùn)行。若一個(gè)子程序不處理這個(gè)異常，則可返回到上一級(jí)處理，如此不斷的遞歸向上直到最外一級(jí)。ⅲ）finally塊：finally是Java異常處理機(jī)制的精髓，使用finally可以維護(hù)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)、清理非內(nèi)存資源、將系統(tǒng)恢復(fù)到應(yīng)該處于的狀態(tài)。若沒有finally，要實(shí)現(xiàn)其功能的代碼是很費(fèi)解的。finally塊是可選塊，若定義了finally塊，則不論try塊中有無異常產(chǎn)生，finally塊都會(huì)被執(zhí)行；甚至若在try或catch塊中執(zhí)行了return、break語句，finally塊也會(huì)被執(zhí)行，但要特別注意此時(shí)finally塊后面的語句并不會(huì)被執(zhí)行。只有在try或catch中執(zhí)行了System.exit(0)操作，才不會(huì)執(zhí)行finally塊。另要特別指出的是：捕獲異常時(shí)，catch語句是按其位置由前至后依次對(duì)被拋出的異常對(duì)象進(jìn)行匹配捕獲，若有多個(gè)catch語句，則異常類要按從子類到父類的順序放置；在應(yīng)用技巧中，還可通過在try塊中由throw拋出“異常”，然后在catch塊中捕獲之，實(shí)現(xiàn)程序中業(yè)務(wù)邏輯控制流程的跳轉(zhuǎn)。
2.3? 異常處理的基本原則
對(duì)于非運(yùn)行時(shí)異常必須捕獲或聲明，而對(duì)運(yùn)行時(shí)異常則不必，可以交給Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)來處理；對(duì)于自定義的異常類，通常把它作為Exception類的子類，且類名常以Exception結(jié)尾，不要把自定義的異常類作為RuntimeException類或Error的類的子類；在捕獲或聲明異常時(shí)，要選取合適類型的異常類，注意異常類的層次，根據(jù)不同的情況使用一般或特殊的異常類；根據(jù)具體的情況選擇在何處處理異常，或者在方法內(nèi)捕獲并處理，或者用throws子句把它交給調(diào)用棧中上層的方法去處理；在catch語句中盡可能指定具體的異常類型，必要時(shí)使用多個(gè)catch；使用finally語句為異常處理提供統(tǒng)一的出口；若無法處理某個(gè)異常，則不捕獲它；若捕獲了一個(gè)異常，則要對(duì)它進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚槐M量在靠近異常被拋出的地方捕獲異常；除非要向上層遞歸拋出異常，否則要在捕獲異常的地方將其記錄到日志中。

3? EJB中的異常處理
3.1? EJB異常處理
EJB（Enterprise JavaBean）是J2EE企業(yè)級(jí)應(yīng)用開發(fā)的核心組件，EJB的分布式和事務(wù)屬性使得其異常處理成為一個(gè)更重要的問題[4]。EJB中異常可分為三類[5]：ⅰ）JVM異常：由JVM拋出，是一種致命錯(cuò)誤。ⅱ）系統(tǒng)異常：一般由JVM以RuntimeException的子類拋出，是一種非受查異常。ⅲ）應(yīng)用程序異常：它是一種定制異常，由應(yīng)用程序或第三方類庫(kù)以Exception類或其子類拋出，是一種受查異常，通常由EJB方法的調(diào)用者來處理之。EJB容器攔截了EJB組件上的每一個(gè)方法調(diào)用，因此方法調(diào)用中發(fā)生的每一個(gè)異常也被EJB容器所攔截。EJB規(guī)范只處理應(yīng)用程序異常和系統(tǒng)異常這兩種類型的異常。
應(yīng)用程序異常：是指在遠(yuǎn)程接口的方法說明中所聲明的異常，它不是遠(yuǎn)程異常RemoteException，也不應(yīng)繼承RuntimeException或其子類。但是，在遠(yuǎn)程接口方法的throws子句中聲明的非受查異常并不會(huì)被當(dāng)作應(yīng)用程序異常。應(yīng)用程序異常是業(yè)務(wù)工作流中的例外，當(dāng)這種類型的異常被拋出時(shí)，客戶機(jī)可得到一個(gè)恢復(fù)選項(xiàng)。當(dāng)發(fā)生應(yīng)用程序異常時(shí)，默認(rèn)情況下EJB容器不會(huì)自動(dòng)回滾事務(wù)，只有被顯式說明并通過調(diào)用關(guān)聯(lián)的EJBContext對(duì)象的setRollbackOnly()方法才能回滾事務(wù)。實(shí)際上，對(duì)于應(yīng)用程序異常EJB容器通常以它原本的狀態(tài)傳送給客戶機(jī)而不會(huì)以任何方式包裝或修改它。
系統(tǒng)異常：通常被定義為非受查異常，EJB方法不能從這種異常中恢復(fù)。當(dāng)EJB容器攔截到非受查異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)回滾事務(wù)并執(zhí)行必要的清理工作，然后把該非受查異常包裝到RemoteException類或其子類中并拋給客戶機(jī)。對(duì)于受查異常，若要使用EJB容器的內(nèi)務(wù)處理，則必須將受查異常作為非受查異常拋出。因此，每當(dāng)觸發(fā)受查系統(tǒng)異常時(shí)，應(yīng)該對(duì)其原始的異常以javax.ejb.EJBException類或其子類方式包裝后拋出。由于EJBException本身是非受查異常，因此不需要在方法的throws子句中聲明它。EJB容器會(huì)自動(dòng)捕獲EJBException或其子類，并把它包裝到RemoteException中，然后拋給客戶機(jī)。
需指出，雖然EJB規(guī)范規(guī)定系統(tǒng)異常由應(yīng)用程序服務(wù)器記錄，但記錄格式會(huì)因應(yīng)用程序服務(wù)器的不同而異。為確保異常記錄格式的統(tǒng)一，方便對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在代碼中記錄異常是一種好的策略。此外，在EJB1.0規(guī)范中要求把受查系統(tǒng)異常以RemoteException拋出，而EJB 1.1及以上規(guī)范則規(guī)定EJB實(shí)現(xiàn)類絕不應(yīng)拋出RemoteException。
3.2? 關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1? 日志機(jī)制
盡管用System.out.println()方法跟蹤異常方便，但開銷大，對(duì)I/O處理的同步控制將大大降低系統(tǒng)吞吐量。缺省時(shí)堆棧跟蹤被輸出至控制臺(tái)，但在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，通過瀏覽控制臺(tái)來查看異常跟蹤不太現(xiàn)實(shí)。因此，在大型應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)、測(cè)試和運(yùn)行等生命周期中，采用日志機(jī)制和恰當(dāng)?shù)木幋a策略，精確地記錄各種類型的異常，可以降低系統(tǒng)開銷，提高軟件性能和質(zhì)量。知名的日志實(shí)用程序有兩種：Log4J[6]是Apache的Jakarta的一個(gè)開放源代碼的項(xiàng)目，J2SE 1.4捆綁提供了日志處理包（java.util.logging）[7]，它們的使用方法請(qǐng)參考相關(guān)文獻(xiàn)。
3.2.2? Decorators設(shè)計(jì)模式
在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)中若用一個(gè)對(duì)象（the Decorators）包裝另外一個(gè)對(duì)象，被稱為Decorators設(shè)計(jì)模式。基于Decorators設(shè)計(jì)模式，通過包裝原始的異常消息并在EJB組件中將其重新拋出，以方便對(duì)該異常的查詢和訪問。其次，由于Log4J只能記錄String消息，所以要利用Decorators設(shè)計(jì)模式定義一個(gè)專門類負(fù)責(zé)把堆棧跟蹤轉(zhuǎn)換成String，以獲取該堆棧跟蹤的String表示。
3.3? EJB異常處理策略
3.3.1? 常見EJB異常處理的不足
·拋出帶有出錯(cuò)消息的異常：此種方法存在異常內(nèi)容可能被“吞掉”的現(xiàn)象。
·記錄到控制臺(tái)并拋出一個(gè)異常：僅當(dāng)控制臺(tái)可用時(shí)調(diào)用者才能向后跟蹤。
·包裝原始的異常以保護(hù)其內(nèi)容：可能導(dǎo)致重復(fù)記錄，產(chǎn)品日志或控制臺(tái)不能被交叉引用。
3.3.2? EJB異常處理的優(yōu)化策略
·優(yōu)化應(yīng)用程序異常處理：由EJB開發(fā)者顯式拋出，通常包裝了含義清楚消息，不必將其記錄到EJB層或客戶機(jī)層，而以一種直觀有意義的方式提供給最終用戶，并帶上其解決方案的途徑。
實(shí)體Bean一般是啞類，通常應(yīng)用程序異常主要來源于會(huì)話Bean。從實(shí)體Bean拋出的應(yīng)用程序異常類型通常是CreateException、FinderException、RemoveException及它們的子類。當(dāng)引用其它EJB遠(yuǎn)程接口時(shí)，實(shí)體Bean會(huì)遇到RemoteException，在查找其它EJB組件時(shí)會(huì)遇到NamingException，若使用BMP實(shí)體Bean，則會(huì)碰到SQLException。與這些類似的受查系統(tǒng)異常應(yīng)該被捕獲，并被包裝起來，作為EJBException或它的一個(gè)子類拋出。在優(yōu)化的EJB設(shè)計(jì)中，客戶機(jī)一般不直接調(diào)用實(shí)體Bean上的方法，而通過會(huì)話Bean間接訪問實(shí)體Bean。若會(huì)話Bean調(diào)用相同的實(shí)體Bean方法，則要避免對(duì)異常的重復(fù)記錄。會(huì)話Bean和實(shí)體Bean處理系統(tǒng)異常的方式基本相似。可采用訪問標(biāo)識(shí)技術(shù)避免對(duì)同一異常的重復(fù)記錄。
·優(yōu)化系統(tǒng)異常處理：比應(yīng)用程序異常處理更為復(fù)雜，它的發(fā)生不受EJB開發(fā)者的控制且異常信息不直觀，需要對(duì)其原始異常進(jìn)行包裝，以清楚地表達(dá)系統(tǒng)異常的含義。
·優(yōu)化Web層設(shè)計(jì)：通常把異常記錄到Web層本身，則易于實(shí)現(xiàn)且代碼簡(jiǎn)潔。這要求Web層必須是EJB層的唯一客戶機(jī)，且Web層必須建立在業(yè)務(wù)委派（Business Delegate）、FrontController或攔截過濾器（Intercepting Filter）等模式和Struts或其它類似于MVC的框架基礎(chǔ)上。
實(shí)際應(yīng)用中，即使采用良好的異常處理策略，但由于編譯器和運(yùn)行時(shí)優(yōu)化，會(huì)限制使用堆棧跟蹤程序跟蹤異常的能力。通常把大的方法調(diào)用分割為更小的、更易于管理的塊，并提高代碼復(fù)用率；并將異常類型按需要?jiǎng)澐殖杉?xì)粒度的、具體的異常，在捕獲異常時(shí)則捕獲已規(guī)定好的具體類型的異常，避免捕獲所有類型的異常。

3.4? EJB異常處理實(shí)例
例1：ejbCreate()方法中的FinderException異常處理。其代碼如下：
public Object ejbCreate(RatepayingOrderValue value) throws CreateException {
try { if (value.getItemName() == null) {
throw new CreateException("不能創(chuàng)建報(bào)稅單！"); }
String taxpId = value.getTaxpayerId();
Taxpayer taxp = taxpayerHome.fingByPrimaryKey(taxpId);
this.taxpayer = taxp;
} catch (FinderException fe) {
//作為應(yīng)用程序異常，還是系統(tǒng)異常？
} catch (RemoteException re) {
//這是系統(tǒng)異常，并記錄在日志中。
throw ExceptionLogUtil.createLoggableEJBException(re);
}
return null;
}
例1中報(bào)稅單RatepayingOrder實(shí)體Bean的ejbCreate()方法試圖獲取納稅人Taxpayer實(shí)體Bean的一個(gè)遠(yuǎn)程引用，可能導(dǎo)致FinderException。此處，盡管可把FinderException當(dāng)作應(yīng)用程序異常或作系統(tǒng)異常，但是若把它當(dāng)系統(tǒng)異常則更好，因?yàn)檫@可以提高EJB組件對(duì)客戶機(jī)的透明性。同理，對(duì)于會(huì)話Bean或者實(shí)體Bean試圖創(chuàng)建另一個(gè)會(huì)話Bean，可能導(dǎo)致的CreateException，或者會(huì)話Bean在它的某個(gè)容器回調(diào)方法中獲得了一個(gè)FinderException等，都最好將其作為系統(tǒng)異常。此外，若考慮會(huì)話Bean在處理下報(bào)稅單時(shí)，用戶須具有一個(gè)簡(jiǎn)歷，若沒有，則會(huì)話Bean將觸發(fā)ObjectNotFoundException異常，這時(shí)最好將其作為應(yīng)用程序異常拋出，以告知用戶其簡(jiǎn)歷丟失。
例2：logon()方法的InvalidUserDataException應(yīng)用程序異常處理。其代碼如下：
public void logon(String user, String password) throws InvalidUserDataException
{?if (user == null || password ==null)
??throw new InvalidUserDataException();
?serviceImpl.logon(user, password);
}
以下是應(yīng)用程序異常類InvalidUserDataException的定義。
public class InvalidUserDataException extends Exception
{? public InvalidUserDataException()
?{super(“用戶名或密碼不能為空！”); }
}

4? 結(jié)論
在企業(yè)級(jí)的大型軟件開發(fā)中，嚴(yán)謹(jǐn)強(qiáng)大的Java異常處理機(jī)制為軟件質(zhì)量控制提供了有力的技術(shù)支持，提高了軟件的可讀性、可維護(hù)性、容錯(cuò)性和開發(fā)效率。充分有效的利用Java異常處理機(jī)制、采用合適的異常處理策略，是提高EJB中異常處理的性能的有效途徑。

參考文獻(xiàn)：
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[5]? EJB異常處理的最佳做法. http://www.evget.com/view/article/viewArticle.asp?article=548
[6]? Log4J框架. http://jakarta.apache.org/log4j/docs/index.html
[7]? Java Logging API. http://java.sun.com/j2se/1.4/docs/api/java/util/logging/
package-summary.html