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【Spring专题】「技术原理」从源码角度去深入分析关于Spring的异常处理ExceptionHandler的实现原理

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码界西柚

发布于 2023-04-09 09:13:35

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文章被收录于专栏：Java技术专题Java技术专题

ExceptionHandler的作用

ExceptionHandler是Spring框架提供的一个注解，用于处理应用程序中的异常。当应用程序中发生异常时，ExceptionHandler将优先地拦截异常并处理它，然后将处理结果返回到前端。该注解可用于类级别和方法级别，以捕获不同级别的异常。

在Spring中使用ExceptionHandler非常简单，只需在需要捕获异常的方法上注解@ExceptionHandler，然后定义一个方法，该方法将接收异常并返回异常信息，并将该异常信息展示给前端用户。

ExceptionHandler的使用

说明：针对可能出问题的Controller，新增注解方法@ExceptionHandler，下面是一个基本的ExceptionHandler示例：

@RestController
public class ExceptionController {
	
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public ResponseEntity<String> handleException(Exception ex) {
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)
                .body("An error occurred: " + ex.getMessage());
    }
    @RequestMapping("/test")
    public String test() throws Exception {
        throw new Exception("Test exception!");
    }
}

在上面的示例中，我们定义了一个叫做ExceptionController的类，该类是一个@RestController注解的控制器，它包括一个可以产生异常的请求处理程序，一个用于捕获和处理异常的@ExceptionHandler方法。

@RequestMapping注解配置了一个名为“/test”的API，该API将抛出一个异常，该异常将由我们上面的ExceptionHandler进行处理。当请求“/test”时，Controller方法将引发异常并触发@ExceptionHandler方法。

在上面的@ExceptionHandler方法中，我们通过ResponseEntity将异常信息提供给客户端，HTTP状态码设置为500。这使客户端了解已发生错误，并能够在日志中记录异常信息以便日后调试。

总之，使用ExceptionHandler能够更好的掌控应用的异常信息，使得应用在发生异常的时候更加可控，并且更加容易进行调试。

ExceptionHandler的注意事项

Controller类下多个@ExceptionHandler上的异常类型不能出现一样的，否则运行时抛异常。
@ExceptionHandler下方法返回值类型支持多种，常见的ModelAndView，@ResponseBody注解标注，ResponseEntity等类型都OK.源码分析介绍原理说明-doDispatch

代码片段位于：org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet#doDispatch

执行@RequestMapping方法抛出异常后，Spring框架 try-catch的方法捕获异常, 正常逻辑发不发生异常都会走processDispatchResult流程，区别在于异常的参数是否为null .

	HandlerExecutionChain mappedHandler = null;
	Exception dispatchException = null;
	ModelAndView mv = null;
    try{
        //根据请求查找handlerMapping找到controller
        mappedHandler=getHandler(request); 
        //找到处理器适配器HandlerAdapter
        HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler()); 
        if(!mappedHandler.applyPreHandle(request,response)){ 
            //拦截器preHandle
            return ;
        }      
        //调用处理器适配器执行@RequestMapping方法
        mv=ha.handle(request,response); 
        //拦截器postHandle
        mappedHandler.applyPostHandle(request,response,mv);  
    }catch(Exception ex){
        dispatchException=ex;
    }
    //将异常信息传入了
    processDispatchResult(request,response,mappedHandler,mv,dispatchException)

原理说明-processDispatchResult

代码片段位于：org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet#processDispatchResult

如果 @RequestMapping 方法抛出异常，拦截器的postHandle方法不执行，进入processDispatchResult，判断入参dispatchException，不为null , 代表发生异常，调用processHandlerException处理。

原理说明-processHandlerException

代码片段位于：org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet#processHandlerException
在这里插入图片描述

this当前对象指dispatchServlet，handlerExceptionResolvers可以看到三个HandlerExceptionResolver，这三个是Spring框架帮我们注册的，遍历有序集合handlerExceptionResolvers，调用接口的resolveException方法。

注册的第一个HandlerExceptionResolver.ExceptionHandlerExceptionResolver, 继承关系如下面所示。

原理说明-AbstractHandlerExceptionResolver

代码片段位于:org.springframework.web.servlet.handler.AbstractHandlerExceptionResolver#resolveException

这里AbstractHandlerExceptionResolver的shouldApplyTo都返回true, logException用来记录日志、prepareResponse方法，用来设置response的Cache-Control。

异常处理方法就位于doResolveException

注意：AbstractHandlerExceptionResolver和AbstractHandlerMethodExceptionResolver名字看起来非常相似，但是作用不同，一个是面向整个类的，一个是面向方法级别的。

原理说明-AbstractHandlerMethodExceptionResolver

代码片段位于:org.springframework.web.servlet.handler.AbstractHandlerMethodExceptionResolver#shouldApplyTo

接口方法实现AbstractHandlerExceptionResolver的resolveException，先判断shouldApplyTo，AbstractHandlerExceptionResolver 和子类AbstractHandlerMethodExceptionResolver都实现了shouldApplyTo方法，子类的shouldApplyTo都调用父类AbstractHandlerExceptionResolver的shouldApplyTo.

父类AbstractHandlerExceptionResolver的shouldApplyTo方法.

代码片段位于:org.springframework.web.servlet.handler.AbstractHandlerExceptionResolver#shouldApplyTo

Spring初始化的时候并没有额外配置 , 所以mappedHandlers和mappedHandlerClasses都为null, 可以在这块扩展进行筛选，AbstractHandlerExceptionResolver提供了setMappedHandlerClasses 、setMappedHandlers用于扩展。

doResolveException

代码片段位于：org.springframework.web.servlet.handler.AbstractHandlerMethodExceptionResolver#doResolveException
在这里插入图片描述

Spring请求方法执行一样的处理方式，设置argumentResolvers、returnValueHandlers，之后进行调用异常处理方法。

获取@ExceptionHandler

@ExceptionHandler的方法入参支持：Exception ；SessionAttribute 、 RequestAttribute注解、 HttpServletRequest 、HttpServletResponse、HttpSession。

@ExceptionHandler方法返回值常见的可以是: ModelAndView 、@ResponseBody注解、ResponseEntity。

getExceptionHandlerMethod方法

getExceptionHandlerMethod说明：获取对应的@ExceptionHandler方法，封装成ServletInvocableHandlerMethod返回。

exceptionHandlerCache是针对Controller层面的@ExceptionHandler的处理方式，而exceptionHandlerAdviceCache是针对@ControllerAdvice的处理方式. 这两个属性都位于ExceptionHandlerExceptionResolver中。

ExceptionHandlerMethodResolver，缓存A之前没存储过Controller的class ，所以新建一个ExceptionHandlerMethodResolver 加入缓存中，ExceptionHandlerMethodResolver 的初始化工作一定做了某些工作。

resolveMethod方法

根据异常对象让 ExceptionHandlerMethodResolver 解析得到 method ，匹配到异常处理方法就直接封装成对象 ServletInvocableHandlerMethod ；就不会再去走@ControllerAdvice里的异常处理器了，这里说明了。

resolveMethodByExceptionType根据当前抛出异常寻找匹配的方法，并且做了缓存，以后遇到同样的异常可以直接走缓存取出

resolveMethodByExceptionType方法，尝试从缓存A：exceptionLookupCache中根据异常class类型获取Method ，初始时候肯定缓存为空，就去遍历ExceptionHandlerMethodResolver的mappedMethods(上面提及了key为异常类型，value为method，exceptionType为当前@RequestMapping方法抛出的异常，判断当前异常类型是不是@ExceptionHandler中value声明的子类或本身，满足条件就代表匹配上了；

可能存在多个匹配的方法，使用ExceptionDepthComparator排序，排序规则是按照继承顺序来(继承关系越靠近数值越小，当前类最小为0,顶级父类Throwable为int最大值)，排序之后选取继承关系最靠近的那个，并且ExceptionHandlerMethodResolver的exceptionLookupCache中，key为当前抛出的异常，value为解析出来的匹配method.

全局级别异常处理器实现HandlerExceptionResolver接口

public class MyHandlerExceptionResolver implements HandlerExceptionResolver {

    @Override

    public ModelAndView resolveException(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) {
        ModelMap mmp=new ModelMap();
        mmp.addAttribute("ex",ex.getMessage());
        return new ModelAndView("error",mmp);
    }
}

使用方式：只需要将该Bean加入到Spring容器，可以通过Xml配置，也可以通过注解方式加入容器;undefined方法返回值不为null才有意义，如果方法返回值为null，可能异常就没有被捕获.
缺点分析：比如这种方式全局异常处理返回JSP、velocity等视图比较方便，返回json或者xml等格式的响应就需要自己实现了.如下是我实现的发生全局异常返回JSON的简单例子.

public class MyHandlerExceptionResolver implements HandlerExceptionResolver {
    @Override
    public ModelAndView resolveException(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) {
        System.out.println("发生全局异常!");
        ModelMap mmp=new ModelMap();
        mmp.addAttribute("ex",ex.getMessage());
        response.addHeader("Content-Type","application/json;charset=UTF-8");
        try {
            new ObjectMapper().writeValue(response.getWriter(),ex.getMessage());
            response.getWriter().flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return new ModelAndView();
    }
}

全局级别异常处理器@ControllerAdvice+@ExceptionHandler使用方法

用法说明：这种情况下 @ExceptionHandler与第一种方式用法相同，返回值支持ModelAndView，@ResponseBody等多种形式。

@ControllerAdvice
public class GlobalController {
    @ExceptionHandler(RuntimeException.class)
    public ModelAndView fix1(Exception e){
        System.out.println("全局的异常处理器");
        ModelMap mmp=new ModelMap();
        mmp.addAttribute("ex",e);
        return new ModelAndView("error",mmp);
    }
}

方式一：提到ExceptionHandlerExceptionResolver不仅维护@Controller级别的@ExceptionHandler，同时还维护的@ControllerAdvice级别的@ExceptionHandler代码片段位于：
在这里插入图片描述
ableToBeanType方法是用来做条件判断的，@ControllerAdvice注解有很多属性用来设置条件， basePackageClasses、assignableTypes、annotations等，比如我限定了annotations为注解X，那标注了@X 的ControllerA就可以走这个异常处理器，ControllerB就不能走这个异常处理器。

现在问题的关键就只剩下了exceptionHandlerAdviceCache是什么时候扫描@ControllerAdvice的，下面的逻辑和@ExceptionHandler的逻辑一样了，exceptionHandlerAdviceCache初始化逻辑:

代码片段位于:org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ExceptionHandlerExceptionResolver#afterPropertiesSet，afterPropertiesSet是Spring bean创建过程中一个重要环节。
在这里插入图片描述

代码片段位于：org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ExceptionHandlerExceptionResolver#initExceptionHandlerAdviceCache

ControllerAdviceBean.findAnnotatedBeans方法查找了SpringMvc父子容器中标注 @ControllerAdvice 的bean, new ExceptionHandlerMethodResolver初始化时候解析了当前的@ControllerAdvice的bean的@ExceptionHandler,加入到ExceptionHandlerExceptionResolver的exceptionHandlerAdviceCache中，key为ControllerAdviceBean，value为ExceptionHandlerMethodResolver . 到这里exceptionHandlerAdviceCache就初始化完毕。

Spring父子容器中所有@ControllerAdivce的bean的方法

代码片段位于：org.springframework.web.method.ControllerAdviceBean#findAnnotatedBeans

遍历了SpringMVC父子容器中所有的bean，标注ControllerAdvice注解的bean加入集合返回。

比较说明

@Controller+@ExceptionHandler、HandlerExceptionResolver接口形式、@ControllerAdvice+@ExceptionHandler优缺点说明：

调用优先级

@Controller+@ExceptionHandler优先级最高
@ControllerAdvice+@ExceptionHandler 略低
HandlerExceptionResolver最低。

三种方式并存的情况优先级越高的越先选择，而且被一个捕获处理了就不去执行其他的。

三种方式都支持多种返回类型

@Controller+@ExceptionHandler、@ControllerAdvice+@ExceptionHandler可以使用Spring支持的@ResponseBody、ResponseEntity。
HandlerExceptionResolver方法声明返回值类型只能是 ModelAndView，如果需要返回JSON、xml等需要自己实现.。

缓存利用

@Controller+@ExceptionHandler的缓存信息在ExceptionHandlerExceptionResolver的exceptionHandlerCache，@ControllerAdvice+@ExceptionHandler的缓存信息在ExceptionHandlerExceptionResolver的exceptionHandlerAdviceCache中,
HandlerExceptionResolver接口是不做缓存的，在异常报错的情况下才会走自己的HandlerExceptionResolver实现类，多少有点性能损耗.

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