你知道吗，Java中的受查和非受查异常，其实并不存在区别……

HikariLan贺兰星辰

发布于 2024-04-04 03:04:02

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代码可运行

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代码可运行

博主在文章中提到Java中的受查异常和非受查异常之间的区别在JVM的世界中实际上并不存在。传统理念认为继承自java.lang.RuntimeException的异常是非受查异常，其他异常则是受查异常。然而，通过比较JVM字节码层面的代码表示，发现无论是受查异常还是非受查异常，在JVM字节码中并没有实质差别。此外，文章也讨论了Kotlin语言对于受查异常的规避，通过Kotlin编写的类似Java代码可以正常运行且不需要显式捕获异常。最后，文章提到Java中的受查异常机制存在争议，而Kotlin作为一种新的JVM语言，避免了这一问题。

你知道吗，Java中的受查和非受查异常，其实并不存在区别......

相信写过 Java 的人都会知道，在 Java 的异常系统中，存在“受查（checked）”异常和“非受查（unchecked）”两座大山，两者虽然均为异常，但是却有着微妙的区别。但是你知道吗，实际上在 JVM 的世界里，这种区别根本不存在......

“受查”和“非受查”

为什么有时候调用某些方法的时候需要强制 try-catch 它们，亦或者在调用方法上加入 throws 关键字声明抛出，而有的方法虽然会抛出异常，但是并不会要求你这么做...... 如果有一位 Java 新手带着这样的疑惑问你，你一定会轻车熟路的告诉他：所有继承自 java.lang.RuntimeException 的异常，他们都是非受查异常，这些异常允许你不必强制在方法体上声明他们，亦或者强制通过 try-catch 捕获；而除此之外的异常，则都是受查异常，你必须按照上述的方法声明和捕获他们。

举个例子：以下代码是无法正常编译的：

import java.io.IOException;

public class Main {

    public static void main(String[] args){
        throw new IOException("Goodbye, World!");
    }

}

因为 java.io.IOException 没有继承自 java.lang.RuntimeException，因此是一个非受查异常，而我们并没有通过 try-catch 捕获异常或是在调用函数上声明抛出该异常。因此我们会得到如下编译错误：

Main.java:6: error: unreported exception IOException; must be caught or declared to be thrown
        throw new IOException("Goodbye, World!");
        ^

改进措施也很简单，在 main 方法上声明抛出异常即可正常编译：

import java.io.IOException;

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        throw new IOException("Goodbye, World!");
    }

}

亦或者，我们也可以通过 try-catch 来捕获这个异常：

import java.io.IOException;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            throw new IOException("Goodbye, World!");
        } catch (IOException e){
            throw new RuntimeException("Caught!");
        }
    }

}

我们需要更深入点

而如果你是一个善于提出问题的人，你可能会接着问下去：既然 Java 代码最终会编译为 JVM 字节码，那么在 JVM 字节码层面，这些代码是如何表示的呢？

通过 javap 实用工具，我们得以有机会一窥上述代码的真面孔：

public class Main
  minor version: 0
  major version: 61
  flags: (0x0021) ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
  this_class: #14                         // Main
  super_class: #2                         // java/lang/Object
  interfaces: 0, fields: 0, methods: 2, attributes: 1
Constant pool:
   #1 = Methodref          #2.#3          // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #4             // java/lang/Object
   #3 = NameAndType        #5:#6          // "<init>":()V
   #4 = Utf8               java/lang/Object
   #5 = Utf8               <init>
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = Class              #8             // java/io/IOException
   #8 = Utf8               java/io/IOException
   #9 = String             #10            // Goodbye, World!
  #10 = Utf8               Goodbye, World!
  #11 = Methodref          #7.#12         // java/io/IOException."<init>":(Ljava/lang/String;)V
  #12 = NameAndType        #5:#13         // "<init>":(Ljava/lang/String;)V
  #13 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
  #14 = Class              #15            // Main
  #15 = Utf8               Main
  #16 = Utf8               Code
  #17 = Utf8               LineNumberTable
  #18 = Utf8               main
  #19 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #20 = Utf8               Exceptions
  #21 = Utf8               SourceFile
  #22 = Utf8               Main.java
{
  public Main();
    descriptor: ()V
    flags: (0x0001) ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0

  public static void main(java.lang.String[]) throws java.io.IOException;
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=3, locals=1, args_size=1
         0: new           #7                  // class java/io/IOException
         3: dup
         4: ldc           #9                  // String Goodbye, World!
         6: invokespecial #11                 // Method java/io/IOException."<init>":(Ljava/lang/String;)V
         9: athrow
      LineNumberTable:
        line 6: 0
    Exceptions:
      throws java.io.IOException
}

眼尖的你可能已经注意到最下面两行已经展示出了我们想要的东西：我们在方法声明中填写的异常抛出声明，会作为 JVM 字节码方法表中的 Exception 属性表的一部分提供给 JVM 虚拟机。

而当我们通过 try-catch 来显式捕获异常的时候，它看起来是这样的：

public class Main
  minor version: 0
  major version: 61
  flags: (0x0021) ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
  this_class: #19                         // Main
  super_class: #2                         // java/lang/Object
  interfaces: 0, fields: 0, methods: 2, attributes: 1
Constant pool:
   #1 = Methodref          #2.#3          // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #4             // java/lang/Object
   #3 = NameAndType        #5:#6          // "<init>":()V
   #4 = Utf8               java/lang/Object
   #5 = Utf8               <init>
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = Class              #8             // java/io/IOException
   #8 = Utf8               java/io/IOException
   #9 = String             #10            // Goodbye, World!
  #10 = Utf8               Goodbye, World!
  #11 = Methodref          #7.#12         // java/io/IOException."<init>":(Ljava/lang/String;)V
  #12 = NameAndType        #5:#13         // "<init>":(Ljava/lang/String;)V
  #13 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
  #14 = Class              #15            // java/lang/RuntimeException
  #15 = Utf8               java/lang/RuntimeException
  #16 = String             #17            // Caught!
  #17 = Utf8               Caught!
  #18 = Methodref          #14.#12        // java/lang/RuntimeException."<init>":(Ljava/lang/String;)V
  #19 = Class              #20            // Main
  #20 = Utf8               Main
  #21 = Utf8               Code
  #22 = Utf8               LineNumberTable
  #23 = Utf8               main
  #24 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #25 = Utf8               StackMapTable
  #26 = Utf8               SourceFile
  #27 = Utf8               Main.java
{
  public Main();
    descriptor: ()V
    flags: (0x0001) ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=3, locals=2, args_size=1
         0: new           #7                  // class java/io/IOException
         3: dup
         4: ldc           #9                  // String Goodbye, World!
         6: invokespecial #11                 // Method java/io/IOException."<init>":(Ljava/lang/String;)V
         9: athrow
        10: astore_1
        11: new           #14                 // class java/lang/RuntimeException
        14: dup
        15: ldc           #16                 // String Caught!
        17: invokespecial #18                 // Method java/lang/RuntimeException."<init>":(Ljava/lang/String;)V
        20: athrow
      Exception table:
         from    to  target type
             0    10    10   Class java/io/IOException
      LineNumberTable:
        line 7: 0
        line 8: 10
        line 9: 11
      StackMapTable: number_of_entries = 1
        frame_type = 74 /* same_locals_1_stack_item */
          stack = [ class java/io/IOException ]
}

try-catch 会被转换为 JVM 字节码的异常表（Exception table），异常表会负责捕获指定范围内（from 和 to）的指定类型异常（type），当异常抛出时，将代码跳转到指定的 JVM 代码行中（target）。

看到这里你可能就会开始提问：那么受查异常和非受查异常的差别呢，如何体现在 JVM 字节码里呢？

而答案是：完全没有区别。

编译器诡计：所见不一定所得

其实 Java 中并不缺乏这种“编译器诡计”的例子，从泛型到自动拆装箱，从字符串连接再到 lambda 表达式...... Java 的语言设计者赋予 Java 编译器巨大的魔力，在不变动中间表示代码（这里是 JVM 字节码）的情况下提供更多的语法特性或者语义限制。而受查异常和非受查异常显然就是其中的一部分 —— 在 JVM 字节码的层面，它们不能说是一模一样，只能说是毫无区别。

Kotlin: 规则破坏者

其实 Java 的受查异常是一个饱受诟病的语法特性，就和 Java 的泛型一样远近闻名：这些异常声明可能会随着调用链的增加越来越长，而有时也许你根本不想捕获这些异常，你只想简单的抛出他们。Java 社区中著名的 Lombok 项目甚至专门提供了一个 @SneakyThrows 注解来替你生成这些冗长的模板代码。那么是否有一个 JVM 语言抛弃了这个设定？答案是肯定的，那就是大名鼎鼎的 Kotlin。

Kotlin does not have checked exceptions. There are many reasons for this, but we will provide a simple example that illustrates why it is the case. Kotlin 没有受查异常。造成这种情况的原因有很多，但我们将提供一个简单的示例来说明为什么会出现这种情况。 The following is an example interface from the JDK implemented by the StringBuilder class: 以下是 JDK 中由 StringBuilder 类实现的示例接口： Appendable append(CharSequence csq) throws IOException; This signature says that every time I append a string to something (a StringBuilder, some kind of a log, a console, etc.), I have to catch the IOExceptions. Why? Because the implementation might be performing IO operations (Writer also implements Appendable). The result is code like this all over the place: 这个签名表明，每次我将字符串附加到某些东西（ StringBuilder 、某种日志、控制台等）时，我都必须捕获 IOExceptions 。为什么？因为该实现可能正在执行 IO 操作（ Writer 也实现 Appendable ）。结果到处都是这样的代码： try { log.append(message) } catch (IOException e) { // Must be safe } And that's not good. Just take a look at Effective Java, 3rd Edition, Item 77: Don't ignore exceptions. 这很不好。只需看一下《Effective Java》，第 3 版，第 77 条：不要忽略异常。 Bruce Eckel says this about checked exceptions: Bruce Eckel 对于受查异常是这样说的： Examination of small programs leads to the conclusion that requiring exception specifications could both enhance developer productivity and enhance code quality, but experience with large software projects suggests a different result – decreased productivity and little or no increase in code quality. 对小型程序的检查得出的结论是，要求异常规范既可以提高开发人员的生产力，又可以提高代码质量，但大型软件项目的经验表明了不同的结果——生产力下降，代码质量几乎没有提高。 ...... —— https://kotlinlang.org/docs/exceptions.html#checked-exceptions

那么对于和上述代码类似的 Kotlin 代码：

import java.io.IOException;

fun main(){
     throw IOException("Goodbye, World!");
}

可以正常通过编译并运行。那么 Kotlin 是做了什么魔法呢？依然用 javap 来看看：

public final class MainKt
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: (0x0031) ACC_PUBLIC, ACC_FINAL, ACC_SUPER
  this_class: #2                          // MainKt
  super_class: #4                         // java/lang/Object
  interfaces: 0, fields: 0, methods: 2, attributes: 2
Constant pool:
   #1 = Utf8               MainKt
   #2 = Class              #1             // MainKt
   #3 = Utf8               java/lang/Object
   #4 = Class              #3             // java/lang/Object
   #5 = Utf8               main
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = Utf8               java/io/IOException
   #8 = Class              #7             // java/io/IOException
   #9 = Utf8               Goodbye, World!
  #10 = String             #9             // Goodbye, World!
  #11 = Utf8               <init>
  #12 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
  #13 = NameAndType        #11:#12        // "<init>":(Ljava/lang/String;)V
  #14 = Methodref          #8.#13         // java/io/IOException."<init>":(Ljava/lang/String;)V
  #15 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #16 = NameAndType        #5:#6          // main:()V
  #17 = Methodref          #2.#16         // MainKt.main:()V
  #18 = Utf8               args
  #19 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #20 = Utf8               Lkotlin/Metadata;
  #21 = Utf8               mv
  #22 = Integer            1
  #23 = Integer            9
  #24 = Integer            0
  #25 = Utf8               k
  #26 = Integer            2
  #27 = Utf8               xi
  #28 = Integer            48
  #29 = Utf8               d1
  #30 = Utf8               \u0000\u0006\n\u0000\n\u0002\u0010\u0002\u001a\u0006\u0010\u0000\u001a\u00020\u0001
  #31 = Utf8               d2
  #32 = Utf8
  #33 = Utf8               Main.kt
  #34 = Utf8               Code
  #35 = Utf8               LineNumberTable
  #36 = Utf8               LocalVariableTable
  #37 = Utf8               SourceFile
  #38 = Utf8               RuntimeVisibleAnnotations
{
  public static final void main();
    descriptor: ()V
    flags: (0x0019) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_FINAL
    Code:
      stack=3, locals=0, args_size=0
         0: new           #8                  // class java/io/IOException
         3: dup
         4: ldc           #10                 // String Goodbye, World!
         6: invokespecial #14                 // Method java/io/IOException."<init>":(Ljava/lang/String;)V
         9: athrow
      LineNumberTable:
        line 4: 0

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: (0x1009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_SYNTHETIC
    Code:
      stack=0, locals=1, args_size=1
         0: invokestatic  #17                 // Method main:()V
         3: return
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       4     0  args   [Ljava/lang/String;
}