某一天,如果你不走运的话,可能会碰到下面这样的代码:
// Horrible abuse of exceptions. Don't ever do this!
try {
int i = 0;
while(true) range[i++].climb();
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
}
这段代码有什么作用呢?看起来根本不明显,这正是它没有真正被使用的原因(详见第67条)。事实证明,作为一个要对数组元素进行遍历的实现方式,它的构想是非常拙劣的。当这个循环企图访问数组边界之外的第一个元素时,用抛出(throw)、捕获(catch)、忽略ArrayIndexOutOfBoundsException的手段来达到终止无限循环的目的。假定它与数组循环的标准模式是等价的,对于任何一个Java程序员来说,下面的标准模式一看就会明白:
for (Mountain m : range)
m.climb();
那么,为什么有人会优先使用基于异常的循环,而不是用行之有效的模式呢?这是被误导了,他们企图利用Java的错误判断机制来提高性能,因为VM对每次数组访问都要检查越界情况,所以它们认为正常的循环终止测试被编译器隐藏了,但在for-each循环中仍然可见,这无疑是多余的,应该避免。这种想法有三个错误:
1、因为异常机制的设计初衷是用于不正确的情形,所以几乎没有JVM实现视图对它们进行优化,使它们与显式的测试一样快速。
2、把代码放在try-catch块中反而阻止了现代JVM实现本来可能要执行的某些特定优化。
3、对数组进行遍历的标准模式并不会导致冗余的检查。有些现代的JVM实现会将它们优化掉。
实际上,基于异常的模式比标准模式要慢得多。在我的机器上,对于一个有100个元素的数组,基于标准模式比异常模式快了2倍。
基于异常的循环模式不仅模糊了代码的意图,降低了它的性能,而且它还不能保证正常工作!如果出现了不相关的Bug,这个模式会悄悄地失效,从而掩盖了这个Bug,极大地增加了调式过程地复杂性。假设循环体中地计算过程调用了一个方法,这个方法执行了对某个不相关数组地越界访问。如果使用合理地循环模式,这个Bug会产生未被捕捉的异常,从而导致线程立即结束,产生完整的堆栈轨迹。如果使用了这个被误导的基于异常的循环模式,与这个Bug相关的异常将会被捕捉,并且被错误的解释为正常的循环终止条件。
这个例子的教训很简单:顾名思义,异常应该只用于异常的情况下,它们永远不应该用于正常的控制流
。一般的,应该优先使用标准的、容易理解的模式,而不是那些声称可以提供更好性能的、弄巧成拙的方法。即使真的能够改进性能,面对平台实现的不断改进,这种模式的性能也不可能一直保持。然而,由于这种过度聪明的模式带来了微妙的Bug,以及维护的痛苦却依然存在。
这条原则对于API设计也有启发。设计良好的API不应该强迫它的客户端为了正常的控制流而使用异常
。如果类具有状态相关
的方法,即只有在特定的不可预知的条件下才可以被调用的方法,这个类往往也应该有个单独的状态测试
方法,即指定是否可以调用这个状态相关的方法。例如,Iterator接口有一个状态相关的next方法,及相应的状态测试方法hasNext。这使得利用传统的for循环(以及for-each循环,在内部使用了hasNext方法)对集合进行迭代的标准模式成为可能:
for (Iterator<Foo> i = collection.iterator(); i.hasNext(); ) {
Foo foo = i.next();
...
}
如果Iterator缺少hasNext方法,客户将被迫这样做:
// Do not use this hideous code for iteration over a collection!
try {
Iterator<Foo> i = collection.iterator();
while(true) {
Foo foo = i.next();
...
}
} catch (NoSuchElementException e) { }
这应该非常类似于本条目刚开始时对数组进行迭代的例子。除了代码烦琐且令人误解之外,这个基于异常的模式可能执行起来也比标准模式更差,并且还可能掩盖系统中其他不相关部分中的Bug。
另一种提供单独的状态测试方法的做法是,如果"状态相关的"方法无法执行想要的计算,就让它返回一个零长度的optional值(详见第55条),或者返回一个可识别的值,比如null。
对于"状态测试方法"和"optional返回值或可识别的返回值"这两种做法,有些指导原则可以帮助你在两者之中做出选择。如果对象将在缺少外部同步的情况下并发访问,或者可被外界改变状态,就必须使用optional返回值或者可识别的返回值。因为在调用状态测试
方法和调用对应的状态相关
方法的时间间隔之中,对象的状态有可能会发生变化。如果单独的“状态测试”方法必须重复“状态相关”方法的工作,从性能的角度考虑,就应该使用可被识别的返回值。如果所有其他方面都是等同的,那么“状态测试”方法则略优先于可被识别的返回值。它提供了稍微更好的可读性,对于使用不当的情形可能更加易于检测和改正:如果忘了去调用状态测试方法,状态相关的方法就会抛出异常,使者这个Bug变得很明显;如果忘了去检查可识别的返回值,这个Bug就很难被发现。optional返回值不会有这方面的问题。
总而言之,异常是为了在异常情况下使用而设计的。不要将它们用于普通的控制流,也不要编写迫使它们这么做的API。
网友评论