Clojure - 异常处理

任何编程语言都需要异常处理来处理运行时错误，以便维持应用程序的正常流程。异常通常会扰乱应用程序的正常流程，这就是我们需要在应用程序中使用异常处理的原因。

异常大致分为以下几类 -

检查异常- 扩展 Throwable 类（除了 RuntimeException 和 Error）的类称为检查异常。例如IOException、SQLException等。受检异常是在编译时检查的。

让我们考虑以下程序，它对名为 Example.txt 的文件执行操作。然而，总是存在文件Example.txt不存在的情况。

(ns clojure.examples.example
   (:gen-class))

;; This program displays Hello World
(defn Example []
   (def string1 (slurp "Example.txt"))
   (println string1))
(Example)

如果文件Example.txt不存在，则程序将生成以下异常。

Caused by: java.io.FileNotFoundException: Example.txt (No such file or
directory)
at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)
at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:138)
at clojure.java.io$fn__9185.invoke(io.clj:229)
at clojure.java.io$fn__9098$G__9091__9105.invoke(io.clj:69)
at clojure.java.io$fn__9197.invoke(io.clj:258)
at clojure.java.io$fn__9098$G__9091__9105.invoke(io.clj:69)

从上面的异常中，我们可以清楚地看到程序引发了FileNotFoundException。

Unchecked Exception - 扩展 RuntimeException 的类称为未经检查的异常。例如，ArithmeticException、NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 等。未检查异常不会在编译时检查，而是在运行时检查。

一种典型的情况是 ArrayIndexOutOfBoundsException，当您尝试访问大于数组长度的数组索引时，就会发生这种情况。以下是此类错误的典型示例。

现场演示

(ns clojure.examples.example
   (:gen-class))
(defn Example []
   (try
      (aget (int-array [1 2 3]) 5)
      (catch Exception e (println (str "caught exception: " (.toString e))))
      (finally (println "This is our final block")))
   (println "Let's move on"))
(Example)

当执行上述代码时，将引发以下异常。

caught exception: java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 5
This is our final block
Let's move on

错误

错误是不可恢复的，例如 OutOfMemoryError、VirtualMachineError、AssertionError 等。这些错误是程序永远无法恢复的，并且会导致程序崩溃。我们现在需要一些机制来捕获这些异常，以便在这些异常存在时程序可以继续运行。

下图显示了 Clojure 中异常的层次结构是如何组织的。这一切都基于 Java 中定义的层次结构。

捕获异常

就像其他编程语言一样，Clojure 提供了正常的“try-catch”块来捕获发生的异常。

以下是 try-catch 块的一般语法。

(try
   (//Protected code)
   catch Exception e1)
(//Catch block)

所有可能引发异常的代码都放置在受保护的代码块中。

在catch 块中，您可以编写自定义代码来处理异常，以便应用程序可以从异常中恢复。

让我们看一下之前生成文件未找到异常的示例，并了解如何使用 try catch 块来捕获程序引发的异常。

现场演示

(ns clojure.examples.example
   (:gen-class))
(defn Example []
   (try
      (def string1 (slurp "Example.txt"))
      (println string1)
      (catch Exception e (println (str "caught exception: " (.getMessage e))))))
(Example)

上述程序产生以下输出。

caught exception: Example.txt (No such file or directory)

从上面的代码中，我们将错误代码包装在try 块中。在 catch 块中，我们只是捕获异常并输出发生异常的消息。因此，我们现在有了一种有意义的方法来捕获由程序生成的异常。

多个 Catch 块

可以有多个 catch 块来处理多种类型的异常。对于每个 catch 块，根据引发的异常类型，您将编写代码来相应地处理它。

让我们修改之前的代码以包含两个 catch 块，一个特定于我们的文件未找到异常，另一个用于通用异常块。

现场演示

(ns clojure.examples.example
   (:gen-class))
(defn Example []
   (try
      (def string1 (slurp "Example.txt"))
      (println string1)
      
      (catch java.io.FileNotFoundException e (println (str "caught file
         exception: " (.getMessage e))))
      
      (catch Exception e (println (str "caught exception: " (.getMessage e)))))
   (println "Let's move on"))
(Example)

上述程序产生以下输出。

caught file exception: Example.txt (No such file or directory)
Let's move on

从上面的输出中，我们可以清楚地看到我们的异常是由“FileNotFoundException”catch 块捕获的，而不是一般的异常。

最后阻止

finally 块位于 try 块或 catch 块之后。无论是否发生异常，finally 代码块始终都会执行。

使用finally 块允许您运行任何您想要执行的清理类型语句，无论受保护的代码中发生什么情况。以下是该块的语法。

(try
   (//Protected code)
   catch Exception e1)
(//Catch block)
(finally
   //Cleanup code)

让我们修改上面的代码并添加finally 代码块。以下是代码片段。

现场演示

(ns clojure.examples.example
   (:gen-class))
(defn Example []
   (try
      (def string1 (slurp "Example.txt"))
      (println string1)
      
      (catch java.io.FileNotFoundException e (println (str "caught file
         exception: " (.getMessage e))))
      
      (catch Exception e (println (str "caught exception: " (.getMessage e))))
      (finally (println "This is our final block")))
   (println "Let's move on"))
(Example)

上述程序产生以下输出。

caught file exception: Example.txt (No such file or directory)
This is our final block
Let's move on

从上面的程序可以看到，catch块捕获到需要的异常之后，finally块也被实现了。

由于 Clojure 的异常处理源自 Java，与 Java 类似，Clojure 中可使用以下方法来管理异常。

public String getMessage() - 返回有关已发生异常的详细消息。该消息在 Throwable 构造函数中初始化。
public Throwable getCause() - 返回由 Throwable 对象表示的异常原因。
public String toString() - 返回与 getMessage() 结果连接的类的名称。
public void printStackTrace() - 将 toString() 的结果以及堆栈跟踪打印到 System.err（错误输出流）。
public StackTraceElement [] getStackTrace() - 返回一个包含堆栈跟踪上每个元素的数组。索引 0 处的元素表示调用堆栈的顶部，数组中的最后一个元素表示调用堆栈底部的方法。
public Throwable fillInStackTrace() - 使用当前堆栈跟踪填充此 Throwable 对象的堆栈跟踪，添加到堆栈跟踪中的任何先前信息。

以下是使用上面列出的一些方法的示例代码。

现场演示

(ns clojure.examples.example
   (:gen-class))
(defn Example []
   (try
      (def string1 (slurp "Example.txt"))
      (println string1)
      
      (catch java.io.FileNotFoundException e (println (str "caught file
         exception: " (.toString e))))
      
      (catch Exception e (println (str "caught exception: " (.toString e))))
   (finally (println "This is our final block")))
   (println "Let's move on"))
(Example)

上述程序产生以下输出。

caught file exception: java.io.FileNotFoundException: Example.txt (No such file
or directory)
This is our final block
Let's move on