关于异常

Posted 2020-08-30

   虽然这次的主题是异常，但是说的更确切点应该叫程序是如何运行的。

   编程语言是在计算机的内存中运行起来的，然而运行的时候，无论是基于jvm的java、scala之类的语言，还是像C/C++这样直接跟操作系统打交道的语言，都会将得到的内存分为几个区域，每个区域负责不同的事情。

   大体上程序内存被分为这样的几个区域：

    堆（heap）：malloc、new 这样的关键字生成的对象都会利用这个区间的内存；当然jvm中堆会被进一步的细分为老年代、新生代，新生代又有伊甸园、幸存者，这个以后有时间专门介绍；

    栈（stack）：这块主要是给线程使用的，当线程调用一个方法的时候，就会有一个栈帧（frame）入栈，正常情况下方法执行结束，对应的frame出栈，再调用的新的frame入栈；

    方法区：差不多就是程序员写的代码被编译成机器码之后就会存放在这里了，hotspot在java8中已经弃用方法区改为metastore，主要的区别好像就是gc变得容易了。

   当然还有其他很多区域，这里就不一一介绍了，以上几个区域的关系大概如下图

    

    下面回归正题介绍异常：

    异常的大概形式大家应该都很熟了，try、catch、finally在加上不太常用的throw、throws，这里就不介绍了。大概差不多是像下面这么使用的：

        

     来分析一下发生异常的时候执行method2的线程的栈的使用情况：

        1.首先method2对应的栈帧（frame2）入栈；

        2.执行method1即method1对应的栈帧（frame1）入栈；

        3.如果method1成功执行，则frame1出栈，接着method2执行成功，method2对应的frame2出栈，线程结束；如果method1抛出异常，首先构建异常对象e，frame1出栈，接着找当前上下文有没有对应的处理异常的语句（即执行method1的时候有没有对应的exception的catch语句），发现没有，所以到上一层即method2的上下文中查找，发现刚好有；

        4.catch对应的代码块其实也可以看成一个参数是异常e的引用的方法了（就像public void catch(Execption e)），对应的catch frame入栈，执行e.printStackTrace()。

    根据上面的分析，可以看出，如果不会发生异常，即使写了try、catch对程序的效率应该也没有影响；发生异常最大的影响在于要构造对应的异常对象，并且要不断地向上回归找取处理异常的catch方法。

    现在假设有这么一个场景，需要做两个整数的减法，假设我们现在还是小学生不知道什么叫做负数，那么当被减数小于减数的时候，我们就不知道该怎么处理了，这就是一种异常了，所以定义如下异常。

    

    接着定义了两个处理减法操作的方法，一个用作对比不抛出异常（method1），一个是我们观察的重点要抛出异常（method2）：

    

    在以下四种场景下调用1000次减法操作：

    1.调用1000次的method1，这个时候根本没有异常；

    2.在保证被减数更大的情况下调用1000次method2，这个时候不会抛出异常；    

    3.在保证被减数更小的情况下调用1000次method2，这个时候一定抛出异常；

     4.在保证被减数更小的情况下调用1000次method2，而调用method2的函数不直接处理异常（没有对应的catch块），这个时候一定抛出异常而且按道理会比第三种情况要慢；

    以下是十次试验之后的结果对比：

    

    虽然实验次数不太多，但是结果还是比较明显的，在没有真正发生异常的时候，程序效率不会明显下降；但是如果真的发生了异常对异常的处理带来了额外的开销，而且捕捉的越不及时开销越大。

    相关代码已经打包上传，欢迎大家指处不足。

                            2017.2.5

                            明天要上班 /(ㄒoㄒ)/~~