昨天面试居然聊了半个多小时的异常处理

爱被打了一巴掌 2023-09-30 07:53 47阅读 0赞

大风吹去了往日的雾霾，阳光透过窗户照进来，透过窗户可以看到远处的山脉与蓝天相接，这可比我那永远见不到阳光的出租屋好多了。渐渐走进的脚步声打断了我的思绪，一位小姐姐坐在了面前，甜甜的香水味立刻钻进了我的鼻孔。

> 小姐姐微笑地说：”您好，我是今天的面试官，那么开始吧？“

我收起直勾勾的眼睛，说：“好的。”

> 小姐姐说：“在Java的异常处理中有两大组成要素：抛出异常和捕获异常。那么抛出异常可以分为哪两种呢？”

我立刻回答到：

抛出异常可以分为显式和隐式。显式抛异常是在代码中使用`throw`关键字手动将异常实例抛出。隐式抛异常是 Java 虚拟机在执行过程中，遇到无法继续执行的异常状态，自动将异常实例抛出，比如我们经常遇到的空指针异常（NullPointerException）。

> 小姐姐说：“很好，那么捕获异常中经常用到哪些关键字呢？”

我立刻回答到：

我们一般用到`try`、`catch`、`finally`等关键字。`try`被用来标记需要进行异常监控的代码；`catch`被用来捕获在`try` 监控的代码中触发的某种指定类型的异常，还可以定义针对该异常类型进行如何处理；`finally`被用来声明一段无论发生什么异常都必定运行的代码，它避免跳过某些关键的清理代码，比如：关闭已打开的IO资源。

> 小姐姐说：“很好，如果三个关键字一起使用，代码执行的顺序是什么样子的？”

我立刻回答到：

在正常执行的情况下，先执行`try`中的代码再执行`finally`中的代码。

如果`try`中的代码触发异常，并且异常没有被捕获，`finally`中代码会被直接执行，并且在执行之后重新抛出该异常；如果异常被`catch`捕获，先执行`catch`中的代码再执行`finally`中的代码。

如果`catch`中的代码也触发了异常，那么`finally`中代码同样会被执行，并会抛出`catch`代码触发的那个异常。如果`finally`中的代码也触发了异常，那么会中断当前`finally` 代码的执行，并抛出异常。

> 小姐姐说：“很好，在Java虚拟机中，是通过什么方式实现异常处理？”

这个问题有点难度，我稍微思考了一下回答到：

主要是通过**异常表**。在编译生成的字节码中，每个方法都附带一个异常表。异常表中可能有多条记录，每一条记录都包括`from`指针、`to` 指针、`target`指针和所捕获的异常类型。这些指针的值是字节码索引（bytecode index），用于定位字节码。

其中，`from`指针和`to`指针表示异常处理监控的范围，比如： `try`所覆盖的范围。`target`指针指向异常处理代码的起始位置，比如：`catch`代码的起始位置。

如果有异常触发时，Java虚拟机会从上至下遍历异常表中的所有记录。当触发异常的字节码的索引值在某个异常表记录的监控范围内，Java虚拟机会判断所抛出的异常和该记录想要捕获的异常是否匹配。如果匹配，控制流转将会移至该记录 target 指针指向的字节码。

> 小姐姐说：“有点抽象，可以举个例子吗？”

“当然可以。”我一边说，一边在纸上写了起来：

public class OneMore {
    
        public static void main(String[] args) {
            String str = "万猫学社";
            try {
                str = "try";
            } catch (Exception e) {
                str = "catch";
            }
        }
    }

这段代码的 main 方法中，我定义了一段`try` 和`catch` 代码。编译过后的字节码中，这个方法的异常表拥有一个记录：

public static void main(java.lang.String[]);
      descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
      flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
      Code:
        stack=1, locals=3, args_size=1
           0: ldc           #2                  // String 万猫学社
           2: astore_1
           3: ldc           #3                  // String try
           5: astore_1
           6: goto          13
           9: astore_2
          10: ldc           #5                  // String catch
          12: astore_1
          13: return
        Exception table:
           from    to  target type
               3     6     9   Class java/lang/Exception

其`from`指针和`to`指针分别为 3 和 6，代表它的监控范围从索引为 3 的字节码开始，到索引为 6 的字节码结束（不包括 6）。该记录的 target 指针是 9，代表这个异常处理从索引为 9 的字节码开始。该记录的最后一列，代表该异常处理所捕获的异常类型是`Exception`。

当触发异常的字节码的索引值在 3 和 6 之间时，Java虚拟机会判断所抛出的异常是否时`Exception`。如果是，控制流转将会移至索引为 9 的字节码开始执行。

> 小姐姐满意地说：“很好，我去叫HR和你聊聊，如果顺利的话，今天就可以发offer。”

--------------------

> 参考文献：  
> 《Java编程思想》  
> 《Java核心技术》  
> 《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与实践》