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例外處理設計筆記(2) - 常見的例外設計問題

直接顯示過於底層的Exception​

在例外處理設計的逆襲中，提到一個案例(p.38)。

使用Android手機拍照，突然有一天顯示錯誤訊息「IO存取錯誤」，使用者往往看了會一頭霧水，到底是什麼原因導致錯誤？後來經過 Terry 的調查後，發現是記憶卡滿了。

那為什麼錯誤訊息不顯示「記憶卡已滿，請清除記憶卡空間」呢？因為懶惰的開發者直接把最底層的例外往上拋，中間沒有做更多包裝處理。

越底層、共用程度越高的元件、Library在設計時，並沒辦法事先考慮這個Library會被用在哪些情境。因此它們的例外類別往往會更為通用。站在設計者的角度來說，檔案系統可能在不同的硬體上實作，一律視為IOException能簡化設計，避免整個系統中存在太多例外類別。

另一個面向是：「越底層的元件，被重複使用的機會越高，如果設計的時候就針對某一個特定的應用情境做最佳化，會導致該元件在其他情境重複使用的機會減少。」(p.65)

通常要到應用端，才會有足夠的context知道「怎麼處理」，因此會依賴開發者「站在使用者角度思考」，這個例外代表什麼狀況。

找不到資料要回傳 NULL 還是丟出 Exception?​

這是書中 p.55 的案例。設計一個依據學號到資料庫中查詢學生資料的函數，找不到符合條件的資料，該丟出例外嗎？

對於回傳List<Student>的函數，其實回傳一個空List即可。

public List<Student> query(Condition condition)

對於回傳單一Student的函數

public Student query(string Id)

這時候就要問：「依據Id找學生資料，最後找不到任何一筆符合，算正常狀況還是異常狀況？」

通常我們會認為這是正常狀況，因為日常生活中，本來就有可能發生依據某些條件去找資料，但是卻什麼都找不到。所以我們不會針對這種狀況丟出例外。我們可以使用 null 代表找不到、或是用 NullObject設計模式。

在例外設計中，Exception 可以表示 error 或是 failure，error 代表目前可能處在不正確的狀態，failure 代表函數沒辦法照預期的規格執行。而找不到資料，我們會認定成「找資料的函數正確的執行完畢，只是剛好沒有找到符合條件的資料」，既不是錯誤、也不是失效，這種狀況我們就設計好函數介面，回傳代表null的值就好。

元件沒有盡自己的職責​

例外的處理非常取決於當下的情境。舉例來說，今天收到 EOF(End of File)例外，有可能是正常情況（通知讀到盡頭了），也有可能是錯誤情況（資料長度不足），完全取決於當下讀的情境是什麼。

另外一種常見的問題是，當前無法處理該例外，但也沒有攜帶更多執行期資訊，就直接把例外往上拋。接收到的人會一頭霧水，不知道該怎麼處理。舉例來說，使用端收底層的IOException，卻沒有存取的路徑資訊，根本不知道該怎麼辦。這個問題可以透過建立巢狀的自定義例外類別解決。

讓每個抽象層級做好自己該做、能做的事情，例外處理才會變得簡單易懂。

把例外處理過度設計成容錯設計​

p. 83 談到例外處理與容錯設計

當遇到 NullPointerException時，通常是變數忘了初始化，很多人會很直覺地 catch 例外並恢復狀態

public int foo(int arg) {
  try {
     list.add(arg);
   } catch (NullPointerException e) {
     list = new List();
	 list.add(arg)
   }
   return list.Count();
}

但這種狀況，其實並不是在做例外處理，而是在做更高層次的容錯設計。

當系統出現不正確的狀態時，錯誤處理可以分成兩類

  • 例外處理(Exception Handling)：負責處理 component fault，可預期的錯誤狀況。
  • 容錯設計(fault-tolerant programming)：負責處理 design fault，是預期之外的錯誤狀況。

真的要說，其實每一個使用物件的敘述都可能發生 NullPointerException。但九成九不會發生，NullPointerException 可以當成是預期之外的錯誤狀況。較為輕鬆的處理方式應該是「在 constructor就確保 list 已經被正確的初始化」，就可以省掉catch NullPointerException。一開始這個錯誤就不該存在，既然是預期之外，也不用特地去處理。

容錯設計通常是指，「就算程式有錯、系統有錯，也要正常執行」，通常是用在飛機、軍事、醫療、衛星太空用途，在這種需要非常高可靠性的系統，才會強調容錯。大多數的商業應用如果硬要套用容錯設計，通常是一開始就有東西搞錯了，不去解決一開始的問題而是用例外處理去做容錯設計，會讓設計變得非常複雜。

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