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✨Try-Catch✨竟然會影響性能

大家好，我是半夏之沫 😁😁 一名金融科技領域的JAVA系統研發😊😊
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前言

一朋友問我Try-Catch寫多了會不會讓程序變慢，我不加思索的回答肯定不會，畢竟曾經研究過Java異常相關的字節碼指令，只要被Try-Catch的代碼不拋出異常，那麼代碼執行鏈路是不會加深的。

可事後我反覆思考這個看似簡單實則也不復雜的問題，我覺得順着這個問題往下，還有一些東西可以思考，如果你感興趣，那就跟隨本文的視角一起來看下吧。

正文

首先鄭重聲明，單純的針對一段代碼添加Try-Catch，是 不會 影響性能的，我們可以通過下面的示例代碼並結合字節碼指令來看下。

示例代碼如下所示。

public class TryCatchPerformance {

    public Response execute(String state) {
        return innerHandle(state);
    }

    public Response innerHandle(String state) {
        // todo 暫無邏輯
        return null;
    }

    public static class Response {
        private int state;

        public Response(int state) {
            this.state = state;
        }

        public int getState() {
            return state;
        }

        public void setState(int state) {
            this.state = state;
        }
    }

}

我們依次執行如下語句為上述代碼生成字節碼指令。

# 編譯Java文件
javac .\TryCatchPerformance.java
# 反彙編字節碼文件
javap -c .\TryCatchPerformance.class

可以得到execute() 方法的字節碼指令如下。

public com.lee.learn.exception.TryCatchPerformance$Response execute(java.lang.String);
  Code:
      0: aload_0
      1: aload_1
      2: invokevirtual #2                  // Method innerHandle:(Ljava/lang/String;)Lcom/lee/learn/exception/TryCatchPerformance$Response;
      5: areturn

現在對execute() 方法添加Try-Catch，如下所示。

public class TryCatchPerformance {

    public Response execute(String state) {
        try {
            return innerHandle(state);
        } catch (Exception e) {
            return new Response(500);
        }
    }

    public Response innerHandle(String state) {
        // todo 暫無邏輯
        return null;
    }

    public static class Response {
        private int state;

        public Response(int state) {
            this.state = state;
        }

        public int getState() {
            return state;
        }

        public void setState(int state) {
            this.state = state;
        }
    }

}

查看execute() 方法的字節碼指令如下所示。

public com.lee.learn.exception.TryCatchPerformance$Response execute(java.lang.String);
  Code:
      0: aload_0
      1: aload_1
      2: invokevirtual #2                  // Method innerHandle:(Ljava/lang/String;)Lcom/lee/learn/exception/TryCatchPerformance$Response;
      5: areturn
      6: astore_2
      7: new           #4                  // class com/lee/learn/exception/TryCatchPerformance$Response
     10: dup
     11: sipush        500
     14: invokespecial #5                  // Method com/lee/learn/exception/TryCatchPerformance$Response."<init>":(I)V
     17: areturn
  Exception table:
      from    to  target type
          0    5     6   Class java/lang/Exception

雖然添加Try-Catch後，字節碼指令增加了很多條，但是通過Exception table（異常表）我們可知，只有指令0到5在執行過程中拋出了Exception，才會跳轉到指令6開始執行，換言之只要不拋出異常，那麼在執行完指令5後方法就結束了，此時和沒添加Try-Catch時的代碼執行鏈路是一樣的，也就是不拋出異常時，Try-Catch不會影響程序性能。

我們添加Try-Catch，其實就是為了做異常處理，也就是我們天然的認為被Try-Catch的代碼就是會拋出異常的，而異常一旦發生，此時程序性能就會受到一定程度的影響，表現在如下兩個方面。

  1. 異常對象創建有性能開銷。具體表現在異常對象創建時會去爬棧得到方法調用鏈路信息；
  2. Try-Catch捕獲到異常後會讓代碼執行鏈路變深。

由此可見Try-Catch其實不會影響程序性能，但是異常的出現的的確確會影響，無論是JVM創建的異常，還是我們在代碼中new出來的異常，都是會影響性能的。

所以現在我們來看看如下代碼有什麼可以優化的地方。

public class TryCatchPerformance {

    public Response execute(String state) {
        try {
            return innerHandle(state);
        } catch (Exception e) {
            return new Response(500);
        }
    }

    public Response innerHandle(String state) {
        if (state == null || state.isEmpty()) {
            // 通過異常中斷執行
            throw new IllegalStateException();
        } else if ("success".equals(state)) {
            return new Response(200);
        } else {
            return new Response(400);
        }
    }

    public static class Response {
        private int state;

        public Response(int state) {
            this.state = state;
        }

        public int getState() {
            return state;
        }

        public void setState(int state) {
            this.state = state;
        }
    }

}

上述代碼的問題出現在innerHandle() ，仗着調用方有Try-Catch做異常處理，就在入參非法時通過創建異常來中斷執行，我相信在實際的工程開發中，很多時候大家都是這麼幹的，因為有統一異常處理，那麼通過拋出異常來中斷執行並在統一異常處理的地方返回響應，是一件再平常不過的事情了，但是通過前面的分析我們知道，創建異常有性能開銷，捕獲異常並處理也有性能開銷，這些性能開銷其實是可以避免的，例如下面這樣。

public class TryCatchPerformance {

    public Response execute(String state) {
        try {
            return innerHandle(state);
        } catch (Exception e) {
            return new Response(500);
        }
    }

    public Response innerHandle(String state) {
        if (state == null || state.isEmpty()) {
            // 通過提前返回響應的方式中斷執行
            return new Response(500);
        } else if ("success".equals(state)) {
            return new Response(200);
        } else {
            return new Response(400);
        }
    }

    public static class Response {
        private int state;

        public Response(int state) {
            this.state = state;
        }

        public int getState() {
            return state;
        }

        public void setState(int state) {
            this.state = state;
        }
    }

}

如果當某個分支執行到了，我們也確切的知道該分支下的響應是什麼，此時直接返回響應，相較於拋出異常後在統一異常處理那裏返回響應，性能會更好。

總結

Try-Catch其實不會影響程序性能，因為在沒有異常發生時，代碼執行鏈路不會加深。

但是如果出現異常，那麼程序性能就會受到影響，表現在如下兩個方面。

  1. 異常對象創建有性能開銷。具體表現在異常對象創建時會去爬棧得到方法調用鏈路信息；
  2. Try-Catch捕獲到異常後會讓代碼執行鏈路變深。

因此在日常開發中，可以適當增加防禦性編程來防止JVM拋出異常，也建議儘量將主動的異常拋出替換為提前返回響應，總之就是儘量減少非必要的異常出現。

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JAVA , 異常處理 , 後端
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