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title: 异常处理
icon: javascript
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# 异常处理

异常处理是处理程序运行时错误的机制。本文将介绍JavaScript的try-catch-finally语句和异常处理最佳实践。

## 什么是异常

异常（Exception）是程序在执行过程中遇到的非正常情况，如语法错误、运行时错误或其他不可预见的问题。JavaScript中的异常会中断正常的程序执行流程，但通过异常处理机制，我们可以捕获这些异常并采取适当的措施，使程序能够继续执行或优雅地失败。

## JavaScript中的错误类型

JavaScript定义了几种标准错误类型：

1. **Error**：所有错误的基类
2. **SyntaxError**：语法错误
3. **ReferenceError**：引用不存在的变量
4. **TypeError**：值的类型与预期不符
5. **RangeError**：数值超出有效范围
6. **URIError**：URI处理函数使用不当
7. **EvalError**：eval()函数使用不当（在现代JavaScript中很少见）

示例：

```javascript
// SyntaxError
// const foo = "bar"  缺少分号（在严格模式下可能报错）

// ReferenceError
console.log(undefinedVariable); // 引用未定义的变量

// TypeError
const str = "hello";
str.push("world"); // 字符串没有push方法

// RangeError
const arr = new Array(-1); // 数组长度不能为负数

// URIError
decodeURI("%"); // 无效的URI编码

try-catch-finally语句

JavaScript提供了try-catch-finally语句来处理异常：

基本语法

try {
    // 可能会抛出异常的代码
} catch (error) {
    // 处理异常的代码
} finally {
    // 无论是否发生异常都会执行的代码
}

try块

try块包含可能会抛出异常的代码。如果try块中的代码抛出异常，执行会立即转移到catch块。

try {
    // 尝试访问DOM元素
    const element = document.getElementById("non-existent");
    element.style.color = "red"; // 如果元素不存在，这里会抛出异常
    console.log("这行代码不会执行，如果上面抛出了异常");
}

catch块

catch块接收一个参数（通常命名为error或err），该参数包含有关异常的信息。

try {
    const data = JSON.parse("{ invalid json }");
} catch (error) {
    console.error("解析JSON时出错:", error.message);
    // 可以根据错误类型采取不同的处理措施
    if (error instanceof SyntaxError) {
        console.log("这是一个语法错误");
    }
}

从ES2019开始，可以省略catch块的参数：

try {
    // 可能抛出异常的代码
} catch {
    // 处理异常，但不需要访问错误对象
}

finally块

finally块中的代码无论是否发生异常都会执行，通常用于清理资源或执行必要的收尾工作。

function processFile() {
    let connection = null;
    try {
        connection = openDatabaseConnection();
        // 处理数据...
        return "处理成功";
    } catch (error) {
        console.error("处理数据时出错:", error);
        return "处理失败";
    } finally {
        // 无论成功还是失败，都确保关闭连接
        if (connection) {
            connection.close();
            console.log("数据库连接已关闭");
        }
    }
}

finally块会在try或catch块的return语句执行后、返回值返回前执行。

try-catch-finally执行流程

1. 执行try块中的代码
2. 如果try块中没有抛出异常，则跳过catch块
3. 如果try块中抛出异常，则执行catch块
4. 无论是否抛出异常，最后都执行finally块
5. 如果finally块中有return语句，它会覆盖try或catch块中的return值

抛出异常

除了处理异常外，JavaScript还允许我们主动抛出异常，使用throw语句：

throw语句

throw expression;

expression可以是任何值，但通常是Error对象或其子类的实例：

// 抛出不同类型的值
throw "发生错误";  // 字符串
throw 42;          // 数字
throw true;        // 布尔值
throw { message: "自定义错误" };  // 对象

// 推荐：抛出Error对象
throw new Error("发生了一个错误");
throw new TypeError("期望是字符串，但收到了数字");

创建自定义错误

可以通过继承Error类来创建自定义错误类型：

// 自定义错误类
class ValidationError extends Error {
    constructor(message, field) {
        super(message);
        this.name = "ValidationError";
        this.field = field;
    }
}

// 使用自定义错误
function validateUser(user) {
    if (!user.name) {
        throw new ValidationError("名称不能为空", "name");
    }
    if (!user.email) {
        throw new ValidationError("邮箱不能为空", "email");
    }
}

try {
    validateUser({ name: "张三" });
} catch (error) {
    if (error instanceof ValidationError) {
        console.error(`验证失败: ${error.field} - ${error.message}`);
    } else {
        console.error("发生未知错误:", error);
    }
}

错误对象的属性和方法

Error对象及其子类通常具有以下属性：

• name：错误类型名称
• message：错误描述信息
• stack：错误堆栈跟踪（非标准但被广泛支持）

try {
    throw new Error("这是一个测试错误");
} catch (error) {
    console.log(error.name);     // "Error"
    console.log(error.message);  // "这是一个测试错误"
    console.log(error.stack);    // 包含错误发生位置的堆栈跟踪
}

异步代码中的异常处理

Promise中的错误处理

在Promise中，可以使用.catch()方法处理异常：

fetch("https://api.example.com/data")
    .then(response => {
        if (!response.ok) {
            throw new Error(`HTTP错误: ${response.status}`);
        }
        return response.json();
    })
    .then(data => {
        console.log("获取的数据:", data);
    })
    .catch(error => {
        console.error("获取数据失败:", error);
    });

async/await中的错误处理

使用async/await时，可以结合try-catch处理异常：

async function fetchData() {
    try {
        const response = await fetch("https://api.example.com/data");
        if (!response.ok) {
            throw new Error(`HTTP错误: ${response.status}`);
        }
        const data = await response.json();
        console.log("获取的数据:", data);
        return data;
    } catch (error) {
        console.error("获取数据失败:", error);
        // 可以返回默认值或重新抛出错误
        return { error: true, message: error.message };
    }
}

全局错误处理

window.onerror

在浏览器环境中，可以使用window.onerror捕获未被try-catch捕获的错误：

window.onerror = function(message, source, lineno, colno, error) {
    console.error("全局错误:", message);
    console.error("错误来源:", source);
    console.error("行号:", lineno);
    console.error("列号:", colno);
    console.error("错误对象:", error);
    
    // 返回true可以阻止浏览器默认的错误处理
    return true;
};

unhandledrejection事件

对于未处理的Promise拒绝，可以监听unhandledrejection事件：

window.addEventListener("unhandledrejection", function(event) {
    console.error("未处理的Promise拒绝:", event.reason);
    
    // 阻止默认处理
    event.preventDefault();
});

Node.js中的全局错误处理

在Node.js环境中，可以使用process.on('uncaughtException')和process.on('unhandledRejection')：

// 处理未捕获的同步异常
process.on('uncaughtException', (error) => {
    console.error('未捕获的异常:', error);
    // 执行清理操作
    // 注意：捕获未处理的异常后，应用可能处于不一致状态，最好重启应用
    process.exit(1);
});

// 处理未捕获的Promise拒绝
process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => {
    console.error('未处理的Promise拒绝:', reason);
});

异常处理的最佳实践

1. 只捕获预期的异常

不要使用空的try-catch块捕获所有异常而不做处理：

// 不推荐
try {
    riskyOperation();
} catch (error) {
    // 什么都不做，忽略错误
}

// 推荐
try {
    riskyOperation();
} catch (error) {
    if (error instanceof ExpectedError) {
        // 处理预期的错误
        handleExpectedError(error);
    } else {
        // 重新抛出意外错误
        throw error;
    }
}

2. 提供有意义的错误信息

创建错误对象时，提供清晰、具体的错误信息：

// 不推荐
throw new Error("错误");

// 推荐
throw new Error("用户验证失败: 无效的电子邮件格式");

3. 使用自定义错误类型区分不同错误

class NetworkError extends Error {
    constructor(message, statusCode) {
        super(message);
        this.name = "NetworkError";
        this.statusCode = statusCode;
    }
}

class ValidationError extends Error {
    constructor(message, field) {
        super(message);
        this.name = "ValidationError";
        this.field = field;
    }
}

4. 避免在finally块中抛出异常

finally块应该用于清理资源，避免在其中抛出新的异常，这会覆盖原始异常：

// 不推荐
try {
    riskyOperation();
} catch (error) {
    handleError(error);
} finally {
    if (someCondition) {
        throw new Error("finally块中的错误"); // 会覆盖catch块中的错误
    }
}

// 推荐
let cleanupError;
try {
    riskyOperation();
} catch (error) {
    handleError(error);
} finally {
    try {
        cleanup();
    } catch (error) {
        cleanupError = error;
        console.error("清理过程中出错:", error);
    }
}
if (cleanupError) {
    // 可以选择处理清理错误
}

5. 在异步代码中正确处理错误

确保所有Promise链都有错误处理：

// 不推荐
fetchData().then(processData);

// 推荐
fetchData()
    .then(processData)
    .catch(handleError);

6. 使用错误边界（在React等框架中）

在前端框架中，使用错误边界防止整个应用因组件错误而崩溃：

// React错误边界示例
class ErrorBoundary extends React.Component {
    constructor(props) {
        super(props);
        this.state = { hasError: false };
    }

    static getDerivedStateFromError(error) {
        return { hasError: true };
    }

    componentDidCatch(error, errorInfo) {
        console.error("组件错误:", error, errorInfo);
        // 可以将错误报告发送到服务器
    }

    render() {
        if (this.state.hasError) {
            return <h1>出现了错误，请稍后再试。</h1>;
        }
        return this.props.children;
    }
}

// 使用错误边界
<ErrorBoundary>
    <MyComponent />
</ErrorBoundary>

7. 记录错误信息

在生产环境中，将错误信息记录到日志或错误跟踪服务：

function logError(error) {
    // 记录到控制台
    console.error(error);
    
    // 发送到错误跟踪服务
    if (typeof errorTrackingService !== 'undefined') {
        errorTrackingService.captureException(error);
    }
}

try {
    riskyOperation();
} catch (error) {
    logError(error);
    // 向用户显示友好的错误消息
    showUserFriendlyError();
}

调试技巧

使用console方法

JavaScript提供了多种控制台方法用于调试：

console.log("普通信息");
console.info("信息性消息");
console.warn("警告消息");
console.error("错误消息");
console.debug("调试消息");

// 分组输出
console.group("分组标题");
console.log("分组内的第一条信息");
console.log("分组内的第二条信息");
console.groupEnd();

// 表格形式输出
console.table([
    { name: "张三", age: 25 },
    { name: "李四", age: 30 }
]);

// 计时
console.time("操作耗时");
// 执行一些操作...
setTimeout(() => {
    console.timeEnd("操作耗时"); // 输出操作耗时
}, 1000);

使用debugger语句

debugger语句会在代码执行到该位置时触发断点，前提是开发者工具已打开：

function complexFunction(a, b) {
    let result = a * b;
    debugger; // 代码会在这里暂停执行
    return result * 2;
}

使用try-catch进行调试

在开发过程中，可以使用try-catch捕获并记录错误，而不中断程序执行：

function testFunction() {
    try {
        // 可能有问题的代码
        return riskyOperation();
    } catch (error) {
        console.error("错误详情:", error);
        // 返回默认值或备选结果
        return fallbackValue;
    }
}

实际应用示例

表单验证

function validateForm(formData) {
    try {
        if (!formData.username) {
            throw new ValidationError("用户名不能为空", "username");
        }
        
        if (formData.password.length < 8) {
            throw new ValidationError("密码长度不能少于8个字符", "password");
        }
        
        if (!/^\w+([.-]?\w+)*@\w+([.-]?\w+)*(\.\w{2,3})+$/.test(formData.email)) {
            throw new ValidationError("邮箱格式不正确", "email");
        }
        
        return { valid: true };
    } catch (error) {
        if (error instanceof ValidationError) {
            return {
                valid: false,
                field: error.field,
                message: error.message
            };
        }
        // 记录意外错误
        console.error("表单验证过程中发生意外错误:", error);
        return {
            valid: false,
            message: "验证过程中发生错误，请稍后重试"
        };
    }
}

// 使用示例
const result = validateForm({
    username: "user123",
    password: "pass",  // 密码太短
    email: "user@example.com"
});

if (!result.valid) {
    console.log(`验证失败: ${result.field} - ${result.message}`);
}

API请求错误处理

async function fetchUserData(userId) {
    try {
        const response = await fetch(`https://api.example.com/users/${userId}`);
        
        // 处理HTTP错误
        if (!response.ok) {
            const errorData = await response.json().catch(() => ({}));
            throw new NetworkError(
                `获取用户数据失败: ${response.status} ${response.statusText}`,
                response.status,
                errorData
            );
        }
        
        // 解析JSON可能会失败
        const data = await response.json();
        return data;
    } catch (error) {
        // 处理网络错误
        if (error instanceof NetworkError) {
            console.error(`API错误 (${error.statusCode}):`, error.message);
            // 根据状态码处理不同情况
            if (error.statusCode === 404) {
                return { error: "用户不存在" };
            } else if (error.statusCode === 401) {
                // 重定向到登录页面
                window.location.href = "/login";
                return null;
            }
        }
        
        // 处理其他错误（如网络中断、JSON解析错误等）
        console.error("获取用户数据时出错:", error);
        return { error: "无法连接到服务器，请检查网络连接" };
    }
}

// 自定义网络错误类
class NetworkError extends Error {
    constructor(message, statusCode, data = {}) {
        super(message);
        this.name = "NetworkError";
        this.statusCode = statusCode;
        this.data = data;
    }
}

错误恢复策略

function fetchDataWithRetry(url, options = {}, maxRetries = 3) {
    return new Promise(async (resolve, reject) => {
        let lastError;
        
        for (let attempt = 1; attempt <= maxRetries; attempt++) {
            try {
                console.log(`尝试获取数据 (${attempt}/${maxRetries})...`);
                const response = await fetch(url, options);
                
                if (!response.ok) {
                    throw new Error(`HTTP错误: ${response.status}`);
                }
                
                const data = await response.json();
                console.log("数据获取成功");
                return resolve(data);
            } catch (error) {
                console.warn(`尝试 ${attempt} 失败:`, error.message);
                lastError = error;
                
                if (attempt < maxRetries) {
                    // 指数退避策略
                    const delay = Math.pow(2, attempt) * 1000 + Math.random() * 1000;
                    console.log(`等待 ${Math.round(delay / 1000)} 秒后重试...`);
                    await new Promise(r => setTimeout(r, delay));
                }
            }
        }
        
        reject(new Error(`在 ${maxRetries} 次尝试后仍然失败: ${lastError.message}`));
    });
}

// 使用示例
fetchDataWithRetry("https://api.example.com/data")
    .then(data => {
        console.log("最终获取的数据:", data);
    })
    .catch(error => {
        console.error("所有重试都失败:", error);
        showErrorToUser("无法加载数据，请稍后再试");
    });

总结

异常处理是JavaScript编程中不可或缺的一部分，它使我们能够：

1. 优雅地处理错误：通过try-catch-finally结构捕获和处理异常，防止程序崩溃
2. 提供更好的用户体验：将技术错误转换为用户友好的消息
3. 实现错误恢复机制：如自动重试、使用备选方案等
4. 简化调试过程：通过详细的错误信息和堆栈跟踪快速定位问题

有效的异常处理策略应该包括：

• 使用适当的错误类型和清晰的错误消息
• 只捕获能够处理的异常
• 在适当的抽象层次处理异常
• 确保资源正确释放（使用finally块）
• 为异步操作提供错误处理
• 实现全局错误处理作为最后的防线

通过遵循这些最佳实践，你可以编写更健壮、更可靠的JavaScript应用程序，即使在面对意外情况时也能保持稳定运行。

练习

1. 创建一个自定义错误类HttpError，包含状态码和响应数据属性，并在一个模拟API请求函数中使用它。

2. 编写一个函数，尝试解析JSON字符串，并根据不同的错误类型返回不同的默认值或错误消息。

3. 实现一个带有超时功能的Promise包装器，如果操作超过指定时间未完成，则抛出超时错误。

4. 创建一个简单的错误日志系统，记录应用程序中发生的错误，包括时间戳、错误类型和消息。

5. 使用try-catch和finally实现一个模拟数据库连接的函数，确保无论操作是否成功，连接都会正确关闭。