详解SpringBoot中的统一异常处理

2023-05-19 08:24

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一、概述

1、统一异常处理介绍

Spring在3.2版本增加了一个注解@ControllerAdvice，可以与@ExceptionHandler、@InitBinder、@ModelAttribute 等注解注解配套使用。不过跟异常处理相关的只有注解@ExceptionHandler，从字面上看，就是 异常处理器 的意思

2、原理和目标

简单的说，该注解可以把异常处理器应用到所有控制器，而不是单个控制器。借助该注解，我们可以实现：在独立的某个地方，比如单独一个类，定义一套对各种异常的处理机制，然后在类的签名加上注解@ControllerAdvice，统一对 不同阶段的、不同异常 进行处理。这就是统一异常处理的原理。

对异常按阶段进行分类，大体可以分成：进入Controller前的异常和 Service 层异常

目标就是消灭95%以上的 try catch 代码块，并以优雅的 Assert(断言) 方式来校验业务的异常情况，只关注业务逻辑，而不用花费大量精力写冗余的 try catch 代码块。

二、Assert(断言)

1、概述

**Assert(断言)**是Spring 家族的 org.springframework.util.Assert，在我们写测试用例的时候经常会用到，使用断言能让我们编码的时候有一种非一般丝滑的感觉

Assert 的部分源码，可以看到，Assert 其实就是帮我们把 if {…} 封装了一下，抛出的异常是IllegalArgumentException()

public abstract class Assert {
    public Assert() {
    }
    public static void notNull(@Nullable Object object, String message) {
        if (object == null) {
            throw new IllegalArgumentException(message);
        }
    }
}

2、Assert自定义实战

2.1 自定义接口Assert

Assert断言方法是使用接口的默认方法定义的，然后有没有发现当断言失败后，抛出的异常不是具体的某个异常，而是交由2个newException接口方法提供。因为业务逻辑中出现的异常基本都是对应特定的场景，比如根据用户id获取用户信息，查询结果为null，此时抛出的异常可能为UserNotFoundException，并且有特定的异常码（比如7001）和异常信息"用户不存在"。所以具体抛出什么异常，有Assert的实现类决定。

public interface Assert {
    
    BaseException newException(Object... args);
    
    BaseException newException(Throwable t, Object... args);
    
    default void assertNotNull(Object obj) {
        if (obj == null) {
            throw newException(obj);
        }
    }
    
    default void assertNotNull(Object obj, Object... args) {
        if (obj == null) {
            throw newException(args);
        }
    }
}

2.2 自定义异常

public interface IResponseEnum {
    int getCode();
    String getMessage();
}

public class BusinessException extends  BaseException {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    public BusinessException(IResponseEnum responseEnum, Object[] args, String message) {
        super(responseEnum, args, message);
    }
    public BusinessException(IResponseEnum responseEnum, Object[] args, String message, Throwable cause) {
        super(responseEnum, args, message, cause);
    }
}

2.3 Enum整合

代码示例中定义了两个枚举实例：BAD_LICENCE_TYPE、LICENCE_NOT_FOUND，分别对应了BadLicenceTypeException、LicenceNotFoundException两种异常。以后每增加一种异常情况，只需增加一个枚举实例即可，再也不用每一种异常都定义一个异常类了

public interface BusinessExceptionAssert extends IResponseEnum, Assert {
    @Override
    default BaseException newException(Object... args) {
        String msg = MessageFormat.format(this.getMessage(), args);
        return new BusinessException(this, args, msg);
    }
    @Override
    default BaseException newException(Throwable t, Object... args) {
        String msg = MessageFormat.format(this.getMessage(), args);
        return new BusinessException(this, args, msg, t);
    }
}
@Getter
@AllArgsConstructor
public enum ResponseEnum implements BusinessExceptionAssert {
    
    BAD_LICENCE_TYPE(7001, "Bad licence type."),
    
    LICENCE_NOT_FOUND(7002, "Licence not found.")
    ;
    
    private int code;
    
    private String message;
}

2.4 实战检测

使用枚举类结合(继承)Assert，只需根据特定的异常情况定义不同的枚举实例，如上面的BAD_LICENCE_TYPE、LICENCE_NOT_FOUND，就能够针对不同情况抛出特定的异常（这里指携带特定的异常码和异常消息），这样既不用定义大量的异常类，同时还具备了断言的良好可读性

private void checkNotNull(Licence licence) {
    ResponseEnum.LICENCE_NOT_FOUND.assertNotNull(licence,"测试");
}
// 替代下面的方法
private void checkNotNull(Licence licence) {
    if (licence == null) {
        throw new LicenceNotFoundException();
        // 或者这样
        throw new BusinessException(7001, "Bad licence type.");
    }
}

三、统一异常处理器

1、异常处理器说明

1.1 handleServletException

一个http请求，在到达Controller前，会对该请求的请求信息与目标控制器信息做一系列校验

NoHandlerFoundException：首先根据请求Url查找有没有对应的控制器，若没有则会抛该异常，也就是大家非常熟悉的404异常，但是实际上当出现404的时候，默认是不抛异常的，而是 forward跳转到/error控制器，spring也提供了默认的error控制器，如果要抛出异常，需要配置

spring.mvc.throw-exception-if-no-handler-found=true
spring.web.resources.add-mappings=false

HttpRequestMethodNotSupportedException：若匹配到了（匹配结果是一个列表，不同的是http方法不同，如：Get、Post等），则尝试将请求的http方法与列表的控制器做匹配，若没有对应http方法的控制器，则抛该异常；
HttpMediaTypeNotSupportedException：然后再对请求头与控制器支持的做比较，比如content-type请求头，若控制器的参数签名包含注解@RequestBody，但是请求的content-type请求头的值没有包含application/json，那么会抛该异常（当然，不止这种情况会抛这个异常）；
MissingPathVariableException：未检测到路径参数。比如url为：/licence/{licenceId}，参数签名包含@PathVariable("licenceId")，当请求的url为/licence，在没有明确定义url为/licence的情况下，会被判定为：缺少路径参数；
MissingServletRequestParameterException：缺少请求参数。比如定义了参数@RequestParam("licenceId") String licenceId，但发起请求时，未携带该参数，则会抛该异常；
TypeMismatchException: 参数类型匹配失败。比如：接收参数为Long型，但传入的值确是一个字符串，那么将会出现类型转换失败的情况，这时会抛该异常；
HttpMessageNotReadableException：与上面的HttpMediaTypeNotSupportedException举的例子完全相反，即请求头携带了"content-type: application/json;charset=UTF-8"，但接收参数却没有添加注解@RequestBody，或者请求体携带的 json 串反序列化成 pojo 的过程中失败了，也会抛该异常；
HttpMessageNotWritableException：返回的 pojo 在序列化成 json 过程失败了，那么抛该异常；

1.2 handleBindException和handleValidException

参数校验异常

1.3 handleBusinessException、handleBaseException

处理自定义的业务异常，只是handleBaseException处理的是除了 BusinessException 意外的所有业务异常。就目前来看，这2个是可以合并成一个的

1.4 handleException

处理所有未知的异常，比如操作数据库失败的异常。

注：上面的handleServletException、handleException 这两个处理器，返回的异常信息，不同环境返回的可能不一样，以为这些异常信息都是框架自带的异常信息，一般都是英文的，不太好直接展示给用户看，所以统一返回SERVER_ERROR代表的异常信息

2、自定义统一异常处理器类

将异常分成几类，实际上只有两大类，一类是ServletException、ServiceException，还记得上文提到的 按阶段分类 吗，即对应进入Controller前的异常和 Service 层异常；然后 ServiceException 再分成自定义异常、未知异常。对应关系如下：

进入Controller前的异常: handleServletException、handleBindException、handleValidException
自定义异常:handleBusinessException、handleBaseException
未知异常: handleException

@Slf4j
@Component
@ControllerAdvice
@ConditionalOnWebApplication
@ConditionalOnMissingBean(UnifiedExceptionHandler.class)
public class UnifiedExceptionHandler {
    
    private final static String ENV_PROD = "prod";
    @Autowired
    private UnifiedMessageSource unifiedMessageSource;
    
    @Value("${spring.profiles.active}")
    private String profile;
    
    public String getMessage(BaseException e) {
        String code = "response." + e.getResponseEnum().toString();
        String message = unifiedMessageSource.getMessage(code, e.getArgs());
        if (message == null || message.isEmpty()) {
            return e.getMessage();
        }
        return message;
    }
    
    @ExceptionHandler(value = BusinessException.class)
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleBusinessException(BaseException e) {
        log.error(e.getMessage(), e);
        return new ErrorResponse(e.getResponseEnum().getCode(), getMessage(e));
    }
    
    @ExceptionHandler(value = BaseException.class)
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleBaseException(BaseException e) {
        log.error(e.getMessage(), e);
        return new ErrorResponse(e.getResponseEnum().getCode(), getMessage(e));
    }
    
    @ExceptionHandler({
            NoHandlerFoundException.class,
            HttpRequestMethodNotSupportedException.class,
            HttpMediaTypeNotSupportedException.class,
            MissingPathVariableException.class,
            MissingServletRequestParameterException.class,
            TypeMismatchException.class,
            HttpMessageNotReadableException.class,
            HttpMessageNotWritableException.class,
            // BindException.class,
            // MethodArgumentNotValidException.class
            HttpMediaTypeNotAcceptableException.class,
            ServletRequestBindingException.class,
            ConversionNotSupportedException.class,
            MissingServletRequestPartException.class,
            AsyncRequestTimeoutException.class
    })
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleServletException(Exception e) {
        log.error(e.getMessage(), e);
        int code = CommonResponseEnum.SERVER_ERROR.getCode();
        try {
            ServletResponseEnum servletExceptionEnum = ServletResponseEnum.valueOf(e.getClass().getSimpleName());
            code = servletExceptionEnum.getCode();
        } catch (IllegalArgumentException e1) {
            log.error("class [{}] not defined in enum {}", e.getClass().getName(), ServletResponseEnum.class.getName());
        }
        if (ENV_PROD.equals(profile)) {
            // 当为生产环境, 不适合把具体的异常信息展示给用户, 比如404.
            code = CommonResponseEnum.SERVER_ERROR.getCode();
            BaseException baseException = new BaseException(CommonResponseEnum.SERVER_ERROR);
            String message = getMessage(baseException);
            return new ErrorResponse(code, message);
        }
        return new ErrorResponse(code, e.getMessage());
    }
    
    @ExceptionHandler(value = BindException.class)
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleBindException(BindException e) {
        log.error("参数绑定校验异常", e);
        return wrapperBindingResult(e.getBindingResult());
    }
    
    @ExceptionHandler(value = MethodArgumentNotValidException.class)
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleValidException(MethodArgumentNotValidException e) {
        log.error("参数绑定校验异常", e);
        return wrapperBindingResult(e.getBindingResult());
    }
    
    private ErrorResponse wrapperBindingResult(BindingResult bindingResult) {
        StringBuilder msg = new StringBuilder();
        for (ObjectError error : bindingResult.getAllErrors()) {
            msg.append(", ");
            if (error instanceof FieldError) {
                msg.append(((FieldError) error).getField()).append(": ");
            }
            msg.append(error.getDefaultMessage() == null ? "" : error.getDefaultMessage());
        }
        return new ErrorResponse(ArgumentResponseEnum.VALID_ERROR.getCode(), msg.substring(2));
    }
    
    @ExceptionHandler(value = Exception.class)
    @ResponseBody
    public ErrorResponse handleException(Exception e) {
        log.error(e.getMessage(), e);
        if (ENV_PROD.equals(profile)) {
            // 当为生产环境, 不适合把具体的异常信息展示给用户, 比如数据库异常信息.
            int code = CommonResponseEnum.SERVER_ERROR.getCode();
            BaseException baseException = new BaseException(CommonResponseEnum.SERVER_ERROR);
            String message = getMessage(baseException);
            return new ErrorResponse(code, message);
        }
        return new ErrorResponse(CommonResponseEnum.SERVER_ERROR.getCode(), e.getMessage());
    }
}

3、其他类型统一处理器

@Slf4j
@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
    
    @ExceptionHandler(NoLoginException.class)
    public Object noLoginExceptionHandler(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response,Exception e)
    {
        log.error("[GlobalExceptionHandler][noLoginExceptionHandler] exception",e);
        JsonResult jsonResult = new JsonResult();
        jsonResult.setCode(JsonResultCode.NO_LOGIN);
        jsonResult.setMessage("用户登录失效或者登录超时,请先登录");
        return jsonResult;
    }
    
    @ExceptionHandler(ServiceException.class)
    public Object businessExceptionHandler(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response,Exception e)
    {
        log.error("[GlobalExceptionHandler][businessExceptionHandler] exception",e);
        JsonResult jsonResult = new JsonResult();
        jsonResult.setCode(JsonResultCode.FAILURE);
        jsonResult.setMessage("业务异常,请联系管理员");
        return jsonResult;
    }
    
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public Object exceptionHandler(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response,Exception e)
    {
        log.error("[GlobalExceptionHandler][exceptionHandler] exception",e);
        JsonResult jsonResult = new JsonResult();
        jsonResult.setCode(JsonResultCode.FAILURE);
        jsonResult.setMessage("系统错误,请联系管理员");
        return jsonResult;
    }
}

4、统一返回结果

code、message 是所有返回结果中必有的字段，而当需要返回数据时，则需要另一个字段 data 来表示。所以首先定义一个 BaseResponse 来作为所有返回结果的基类

然后定义一个通用返回结果类CommonResponse，继承 BaseResponse，而且多了字段 data；为了区分成功和失败返回结果，于是再定义一个 ErrorResponse

最后还有一种常见的返回结果，即返回的数据带有分页信息，因为这种接口比较常见，所以有必要单独定义一个返回结果类 QueryDataResponse，该类继承自 CommonResponse，只是把 data 字段的类型限制为 QueryDdata，QueryDdata中定义了分页信息相应的字段，即totalCount、pageNo、 pageSize、records。其中比较常用的只有 CommonResponse 和 QueryDataResponse，但是名字又贼鬼死长，何不定义2个名字超简单的类来替代呢？于是 R 和 QR 诞生了，以后返回结果的时候只需这样写：new R<>(data)、new QR<>(queryData)