解读阿里Java开发手册(v1.1.1) - 异常日志

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解读阿里Java开发手册(v1.1.1) - 编程规约

前言

阿里Java开发手册谈不上圣经,但确实是大量程序员踩坑踩出来的一部非常有价值的宝典。其从代码规范性、性能、健壮性、安全性等方面出发,对程序员提出了一系列简单直观的要求,对于人员流动性强,程序员技术水平参差不齐的团队来说,尤其具备价值。

阿里Java开发手册中,有一部分规约是针对阿里自己的工程环境特点设置的,其他团队可以用于借鉴,无需照搬,而大部分的规约,都是具备推广价值的。

然而这本手册中的规约众多,部分搭配了简短的说明,相当一部分规约则对原理说明的不够详细。本着“知道为什么要这样做”强于“知道应该这样做”的思想,本文在列出阿里Java开发手册的同时,对其中部分语焉不详的规约进行了比较详细的说明,并尽可能搭配代码样例。

本文覆盖阿里Java开发手册中的前两章,即编程规约和异常日志两章,后三章MySQL规约、工程规约、安全规约不列入主要有两个考虑,一是这三章的内容与Java不紧密相关,二是这三章中除MySQL之外的规约与阿里现行的技术架构捆绑的比较紧,普适性较低。

本文中,在阿里Java开发手册基础上增加的说明内容全部以引用的形式出现,即

引用部分的文字是本文作者对阿里Java规约的附加说明

二、异常日志

(一) 异常处理

  1. 【强制】Java 类库中定义的一类RuntimeException可以通过预先检查进行规避,而不应该通过catch 来处理,比如:IndexOutOfBoundsException,NullPointerException等等。
    说明:无法通过预检查的异常除外,如在解析一个外部传来的字符串形式数字时,通过catch NumberFormatException来实现。
    正例:
    if (obj != null) {
        ...
    }

反例:

    try {
        obj.method();
    } catch (NullPointerException e) {
        ...
    }

对于通过入参或全局上下文获取的对象,在使用之前,必须先判null

  1. 【强制】异常不要用来做流程控制,条件控制,因为异常的处理效率比条件分支低。

使用异常来做流程控制有时用起来很方便,例如进行资格校验的API,可以通过抛出的异常的message来说明资格校验不通过的原因。但这样做会牺牲性能,因为异常对象的产生本身就涉及生成stacktrace等比较耗时的行为,最好避免。

  1. 【强制】对大段代码进行try-catch,这是不负责任的表现。catch时请分清稳定代码和非稳定代码,稳定代码指的是无论如何不会出错的代码。对于非稳定代码的catch尽可能进行区分异常类型,再做对应的异常处理。

有些工程的顶层代码中可能存在大段的try-catch,其目的是确保异常不会从业务代码中逃逸,导致没有进入最外层兜底的异常处理逻辑。但考虑代码的简洁和可维护性,最好还是通过框架级的统一异常处理逻辑来进行(例如spring-mvc、Struts等都有通用的全局异常处理机制)。

  1. 【强制】捕获异常是为了处理它,不要捕获了却什么都不处理而抛弃之,如果不想处理它,请将该异常抛给它的调用者。最外层的业务使用者,必须处理异常,将其转化为用户可以理解的内容。

异常处理的原则之一 - 延迟捕获:
不要在程序有能力处理异常之前捕获它,将异常交由掌握更多信息的作用域处理
所以说,如果处理不了这个异常,那就干脆不要捕获它,让外层的逻辑来处理。当然如果已经是最外层了,那就必须处理

  1. 【强制】有try块放到了事务代码中,catch异常后,如果需要回滚事务,一定要注意手动回滚事务。

使用spring的事务管理能力可以做到在产生异常后自动回滚事务

  1. 【强制】finally块必须对资源对象、流对象进行关闭,有异常也要做try-catch。 说明:如果JDK7及以上,可以使用try-with-resources方式。

try-with-resources非常方便

try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path))) {
    return br.readLine();
}
等价于
```java
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path));
try {
    return br.readLine();
} finally {
    if (br != null)
        br.close();
}
  1. 【强制】不能在finally块中使用return,finally块中的return返回后方法结束执行,不会再执行try块中的return语句。

方法的退出方式有两种:return或抛出异常,而finally块中的代码是在return或抛出异常之后执行的,所以如果finally块中有return,会把之前return过的返回值覆盖掉,如果之前抛出了异常,也会被吞掉

  1. 【强制】捕获异常与抛异常,必须是完全匹配,或者捕获异常是抛异常的父类。
    说明:如果预期对方抛的是绣球,实际接到的是铅球,就会产生意外情况。

  2. 【推荐】方法的返回值可以为null,不强制返回空集合,或者空对象等,必须添加注释充分说明什么情况下会返回null值。调用方需要进行null判断防止NPE问题。
    说明:本手册明确防止NPE是调用者的责任。即使被调用方法返回空集合或者空对象,对调用者来说,也并非高枕无忧,必须考虑到远程调用失败、序列化失败、运行时异常等场景返回null的情况。

防止NPE是调用者的责任,这一点很对。如果API的提供者拍胸脯说“绝对不会返回null”,你就敢不进行null判断了吗?

  1. 【推荐】防止NPE,是程序员的基本修养,注意NPE产生的场景:
    1) 返回类型为基本数据类型,return包装数据类型的对象时,自动拆箱有可能产生NPE。
    反例:public int f() { return Integer对象},如果为null,自动解箱抛NPE。
    2) 数据库的查询结果可能为null。
    3) 集合里的元素即使isNotEmpty,取出的数据元素也可能为null。
    4) 远程调用返回对象时,一律要求进行空指针判断,防止NPE。
    5) 对于Session中获取的数据,建议NPE检查,避免空指针。
    6) 级联调用obj.getA().getB().getC();一连串调用,易产生NPE。
    正例:可以使用JDK8的Optional类来防止NPE问题。

简单来说,拿到的对象只要不是你自己的代码产生的,那么都有可能是null,均需要进行NPE检查
Optional类既可以用来装B,又实实在在的有用。如果升级JDK8有困难,google guava库中也提供了Optional类。
关于Optional类的具体使用,可参考http://www.tuicool.com/articles/uIzeYjf

  1. 【推荐】定义时区分unchecked / checked 异常,避免直接使用RuntimeException抛出,更不允许抛出Exception或者Throwable,应使用有业务含义的自定义异常。推荐业界已定义过的自定义异常,如:DAOException / ServiceException等。

这一条规约分解一下,有几条:

  • 自定义异常时,想好要定义的异常是unchecked还是checked异常,如果是前者,继承RuntimeException,如果是后者,继承Exception
  • 尽量不要在抛出异常时throw new RuntimeException("xxxx"); 应该使用具备业务含义的自定义异常类,这样做可以在捕获异常时提供方便
  • 绝对不要在抛出异常时throw new Exception("xxx")或throw new Throwable("xxx"),这样做不仅仅是屏蔽了异常本身的业务含义,同时也屏蔽了异常的分类(checked/unchecked),甚至连Exception和Error的区别也屏蔽了

如果不清楚Throwable/Exception/Error的关系,或不清楚unchecked/checked异常的含义,建议先阅读笔者的另一篇文章Java异常控制机制和异常处理原则

  1. 【参考】在代码中使用“抛异常”还是“返回错误码”,对于公司外的http/api开放接口必须使用“错误码”;而应用内部推荐异常抛出;跨应用间RPC调用优先考虑使用Result方式,封装isSuccess、“错误码”、“错误简短信息”。
    说明:关于RPC方法返回方式使用Result方式的理由:
    1)使用抛异常返回方式,调用方如果没有捕获到就会产生运行时错误。
    2)如果不加栈信息,只是new自定义异常,加入自己的理解的error message,对于调用端解决问题的帮助不会太多。如果加了栈信息,在频繁调用出错的情况下,数据序列化和传输的性能损耗也是问题。

  2. 【参考】避免出现重复的代码(Don’t Repeat Yourself),即DRY原则。
    说明:随意复制和粘贴代码,必然会导致代码的重复,在以后需要修改时,需要修改所有的副本,容易遗漏。必要时抽取共性方法,或者抽象公共类,甚至是共用模块。
    正例:一个类中有多个public方法,都需要进行数行相同的参数校验操作,这个时候请抽取:

private boolean checkParam(DTO dto) {...}

说的很对,但为啥放在异常处理分类下……?

(二) 日志规约

  1. 【强制】应用中不可直接使用日志系统(Log4j、Logback)中的API,而应依赖使用日志框架SLF4J中的API,使用门面模式的日志框架,有利于维护和各个类的日志处理方式统一。
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Abc.class);

slf4j是日志门面框架,其仅提供日志记录的API,而不实现日志记录的功能,slf4j需要通过适配库适配到log4j或logback等日至系统来实现日志的记录。
使用slf4j api能够提升代码和应用的可移植性,在使用不同日志系统的应用之间能够做到无缝的适配。
同时,使用slf4j api的应用,在切换日志系统时(比如从logback切换到log4j2,不需要代码改造)

  1. 【强制】日志文件推荐至少保存15天,因为有些异常具备以“周”为频次发生的特点。

  2. 【强制】应用中的扩展日志(如打点、临时监控、访问日志等)命名方式:appName_logType_logName.log。
    logType:日志类型,推荐分类有stats/desc/monitor/visit等;
    logName:日志描述。这种命名的好处:通过文件名就可知道日志文件属于什么应用,什么类型,什么目的,也有利于归类查找。
    正例:mppserver应用中单独监控时区转换异常,如: mppserver_monitor_timeZoneConvert.log
    说明:推荐对日志进行分类,如将错误日志和业务日志分开存放,便于开发人员查看,也便于通过日志对系统进行及时监控。

  3. 【强制】对trace/debug/info级别的日志输出,必须使用条件输出形式或者使用占位符的方式。
    说明:logger.debug("Processing trade with id: " + id + " symbol: " + symbol); 如果日志级别是warn,上述日志不会打印,但是会执行字符串拼接操作,如果symbol是对象,会执行toString()方法,浪费了系统资源,执行了上述操作,最终日志却没有打印。
    正例:(条件)

    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Processing trade with id: " + id + " symbol: " + symbol);
    }

正例:(占位符)

    logger.debug("Processing trade with id: {} symbol : {} ", id, symbol);

占位符方式,log4j2/logback支持,log4j1.x是不直接支持的,只能通过slf4j库适配

  1. 【强制】避免重复打印日志,浪费磁盘空间,务必在log4j.xml中设置additivity=false。
    正例:
<logger name="com.taobao.dubbo.config" additivity="false">

additivity默认为true,即通过该logger输出的日志会同时输出到root logger,如果还为该logger指定了独立的appender,就会导致这部分日志重复输出

  1. 【强制】异常信息应该包括两类信息:案发现场信息和异常堆栈信息。如果不处理,那么通过关键字throws往上抛出。
    正例:
    logger.error(各类参数或者对象toString + "_" + e.getMessage(), e);

记录异常日志的常见错误:

logger.error(e);
logger.error(e.getMessage());
logger.error("上下文"+e.getMessage());

上面这几种都是错的!请确保使用的是两个入参的API,如error(String s, Throwable t)

  1. 【推荐】谨慎地记录日志。生产环境禁止输出debug日志;有选择地输出info日志;如果使用warn来记录刚上线时的业务行为信息,一定要注意日志输出量的问题,避免把服务器磁盘撑爆,并记得及时删除这些观察日志。
    说明:大量地输出无效日志,不利于系统性能提升,也不利于快速定位错误点。记录日志时请思考:这些日志真的有人看吗?看到这条日志你能做什么?能不能给问题排查带来好处?

不要认为日志记录不怎么消耗性能,我见过不少事无巨细式的日志把系统性能严重拖慢的案例

  1. 【参考】可以使用warn日志级别来记录用户输入参数错误的情况,避免用户投诉时,无所适从。注意日志输出的级别,error级别只记录系统逻辑出错、异常等重要的错误信息。如非必要,请不要在此场景打出error级别。
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