前言
無論你是使用何種編程語言，在日常的開發過程中，都會不可避免的要處理異常。今天本文將嘗試講解一些jvm如何處理異常問題，希望能夠講清楚這個內部的機制，如果對大家有所啟發和幫助，則甚好。
當異常不僅僅是異常
我們在標題中提到了異常，然而這里指的異常并不是單純的exception，而是更為寬泛的throwable。只是我們工作中習以為常的將它們（錯誤地）這樣稱謂。
關于exception和throwable的關系簡單描述一下
- exception屬于throwable的子類，throwable的另一個重要的子類是error
- throw可以拋出的都是throwable和其子類，catch可捕獲的也是throwable和其子類。
除此之外，但是exception也有一些需要我們再次強調的
- exception分為兩種類型，一種為checked exception，另一種為unchecked exception
- checked exception，比如最常見的ioexception，這種異常需要調用處顯式處理，要么使用try catch捕獲，要么再次拋出去。
- unchecked exception指的是所有繼承自error（包含自身）或者是runtimeexception（包含自身）的類。這些異常不強制在調用處進行處理。但是也可以try catch處理。
注：本文暫不做checked exception設計的好壞的分析。
exception table 異常表
提到jvm處理異常的機制，就需要提及exception table，以下稱為異常表。我們暫且不急于介紹異常表，先看一個簡單的java處理異常的小例子。
|
1
2
3
4
5
6
7
|
public static void simpletrycatch() { try { testnpe(); } catch (exception e) { e.printstacktrace(); }} |
上面的代碼是一個很簡單的例子，用來捕獲處理一個潛在的空指針異常。
當然如果只是看簡簡單單的代碼，我們很難看出什么高深之處，更沒有了今天文章要談論的內容。
所以這里我們需要借助一把神兵利器，它就是javap,一個用來拆解class文件的工具，和javac一樣由jdk提供。
然后我們使用javap來分析這段代碼（需要先使用javac編譯）
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
|
//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 |
看到上面的代碼，應該會有會心一笑，因為終于看到了exception table，也就是我們要研究的異常表。
異常表中包含了一個或多個異常處理者(exception handler)的信息，這些信息包含如下
- from 可能發生異常的起始點
- to 可能發生異常的結束點
- target 上述from和to之前發生異常后的異常處理者的位置
- type 異常處理者處理的異常的類信息
那么異常表用在什么時候呢
答案是異常發生的時候，當一個異常發生時
1.jvm會在當前出現異常的方法中，查找異常表，是否有合適的處理者來處理
2.如果當前方法異常表不為空，并且異常符合處理者的from和to節點，并且type也匹配，則jvm調用位于target的調用者來處理。
3.如果上一條未找到合理的處理者，則繼續查找異常表中的剩余條目
4.如果當前方法的異常表無法處理，則向上查找（彈棧處理）剛剛調用該方法的調用處，并重復上面的操作。
5.如果所有的棧幀被彈出，仍然沒有處理，則拋給當前的thread，thread則會終止。
6.如果當前thread為最后一個非守護線程，且未處理異常，則會導致jvm終止運行。
以上就是jvm處理異常的一些機制。
try catch -finally
除了簡單的try-catch外，我們還常常和finally做結合使用。比如這樣的代碼
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
public static void simpletrycatchfinally() { try { testnpe(); } catch (exception e) { e.printstacktrace(); } finally { system.out.println("finally"); }} |
同樣我們使用javap分析一下代碼
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
|
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，這次
- 異常表中，有三條數據，而我們僅僅捕獲了一個exception
- 異常表的后兩個item的type為any
上面的三條異常表item的意思為
- 如果0到3之間，發生了exception類型的異常，調用14位置的異常處理者。
- 如果0到3之間，無論發生什么異常，都調用30位置的處理者
- 如果14到19之間（即catch部分），不論發生什么異常，都調用30位置的處理者。
再次分析上面的java代碼，finally里面的部分已經被提取到了try部分和catch部分。我們再次調一下代碼來看一下
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
|
public static void simpletrycatchfinally(); code: //try 部分提取finally代碼，如果沒有異常發生，則執行輸出finally操作，直至goto到41位置，執行返回操作。 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代碼，如果沒有異常發生，則執行輸出finally操作，直至執行got到41位置，執行返回操作。 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部分的代碼如果被調用，有可能是try部分，也有可能是catch部分發生異常。 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 //如果異常沒有被catch捕獲，而是到了這里，執行完finally的語句后，仍然要把這個異常拋出去，傳遞給調用處。 41: return |
catch先后順序的問題
我們在代碼中的catch的順序決定了異常處理者在異常表的位置，所以，越是具體的異常要先處理，否則就會出現下面的問題
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
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(); }} |
這段代碼會導致編譯失敗，因為先捕獲throwable后捕獲exception，會導致后面的catch永遠無法被執行。
return 和finally的問題
這算是我們擴展的一個相對比較極端的問題，就是類似這樣的代碼，既有return，又有finally，那么finally導致會不會執行
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
|
public static string trycatchreturn() { try { testnpe(); return "ok"; } catch (exception e) { return "error"; } finally { system.out.println("trycatchreturn"); }} |
答案是finally會執行，那么還是使用上面的方法，我們來看一下為什么finally會執行。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
|
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意思為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有未處理的異常，拋出去。 |
行文倉促，加之本人水平有限，有錯誤的地方，請指出。
參考文章：
- 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
總結
以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對服務器之家的支持。
原文鏈接：https://droidyue.com/blog/2018/10/21/how-jvm-handle-exceptions/
