java安全编码指南之:异常处理

文章目录

• 简介
• 异常简介
• 不要忽略checked exceptions
• 不要在异常中暴露敏感信息
• 在处理捕获的异常时，需要恢复对象的初始状态
• 不要手动完成finally block
• 不要捕获NullPointerException和它的父类异常
• 不要throw RuntimeException, Exception, or Throwable
• 不要抛出未声明的checked Exception

异常是java程序员无法避免的一个话题，我们会有JVM自己的异常也有应用程序的异常，对于不同的异常，我们的处理原则是不是一样的呢？

一起来看看吧。

先上个图，看一下常见的几个异常类型。

所有的异常都来自于Throwable。Throwable有两个子类，Error和Exception。

Error通常表示的是严重错误，这些错误是不建议被catch的。

注意这里有一个例外，比如ThreadDeath也是继承自Error，但是它表示的是线程的死亡，虽然不是严重的异常，但是因为应用程序通常不会对这种异常进行catch，所以也归类到Error中。

Exception表示的是应用程序希望catch住的异常。

在Exception中有一个很特别的异常叫做RuntimeException。RuntimeException叫做运行时异常，是不需要被显示catch住的，所以也叫做unchecked Exception。而其他非RuntimeException的Exception则需要显示try catch,所以也叫做checked Exception。

我们知道checked exceptions是一定要被捕获的异常，我们在捕获异常之后通常有两种处理方式。

第一种就是按照业务逻辑处理异常，第二种就是本身并不处理异常，但是将异常再次抛出，由上层代码来处理。

如果捕获了，但是不处理，那么就是忽略checked exceptions。

接下来我们来考虑一下java中线程的中断异常。

java中有三个非常相似的方法interrupt，interrupted和isInterrupted。

isInterrupted()只会判断是否被中断，而不会清除中断状态。

interrupted()是一个类方法，调用isInterrupted(true)判断的是当前线程是否被中断。并且会清除中断状态。

前面两个是判断是否中断的方法，而interrupt（）就是真正触发中断的方法。

它的工作要点有下面4点：

1. 如果当前线程实例在调用Object类的wait（），wait（long）或wait（long，int）方法或join（），join（long），join（long，int）方法，或者在该实例中调用了Thread.sleep（long）或Thread.sleep（long，int）方法，并且正在阻塞状态中时，则其中断状态将被清除，并将收到InterruptedException。
2. 如果此线程在InterruptibleChannel上的I / O操作中处于被阻塞状态，则该channel将被关闭，该线程的中断状态将被设置为true，并且该线程将收到java.nio.channels.ClosedByInterruptException异常。
3. 如果此线程在java.nio.channels.Selector中处于被被阻塞状态，则将设置该线程的中断状态为true，并且它将立即从select操作中返回。
4. 如果上面的情况都不成立，则设置中断状态为true。

看下面的例子：

    public void wrongInterrupted(){try{Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}      

上面代码中我们捕获了一个InterruptedException，但是我们仅仅是打印出了异常信息，并没有做任何操作。这样程序的表现和没有发送一异常一样，很明显是有问题的。

根据上面的介绍，我们知道，interrupted()方法会清除中断状态，所以，如果我们自身处理不了异常的情况下，需要重新调用Thread.currentThread().interrupt()重新抛出中断，由上层代码负责处理，如下所示。

    public void correctInterrupted(){try{Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}}      

遇到异常的时候，通常我们需要进行一定程度的日志输出，从而来定位异常。但是我们在做日志输出的时候，一定要注意不要暴露敏感信息。

下表可以看到异常信息可能会暴露的敏感信息：

除了敏感信息之外，我们还要做好日志信息的安全保护。

如果我们在处理异常的时候，修改了对象中某些字段的状态，在捕获异常的时候需要怎么处理呢？

    private int age=30;public void wrongRestore(){try{age=20;throw new IllegalStateException("custom exception!");}catch (IllegalStateException e){System.out.println("we do nothing");}}      

上面的例子中，我们将age重置为20，然后抛出了异常。虽然抛出了异常，但是我们并没有重置age，最后导致age最终被修改了。

整个restore的逻辑没有处理完毕，但是我们部分修改了对象的数据，这是很危险的。

实际上，我们需要一个重置：

    public void rightRestore(){try{age=20;throw new IllegalStateException("custom exception!");}catch (IllegalStateException e){System.out.println("we do nothing");age=30;}}      

我们在使用try-finally和try-catch-finally语句时，一定不要在finally block中使用return, break, continue或者throw语句。

为什么呢？

根据Java Language Specification（JLS）的说明，finally block一定会被执行，不管try语句中是否抛出异常。

在try-finally和try-catch-finally语句中，如果try语句中抛出了异常R，然后finally block被执行，这时候有两种情况：

• 如果finally block正常执行，那么try语句被终止的原因是异常R。
• 如果在finally block中抛出了异常S，那么try语句被终止的原因将会变成S。

我们举个例子：

public class FinallyUsage {public boolean wrongFinally(){try{throw new IllegalStateException("my exception!");}finally {System.out.println("Code comes to here!");return true;}}public boolean rightFinally(){try{throw new IllegalStateException("my exception!");}finally {System.out.println("Code comes to here!");}}public static void main(String[] args) {FinallyUsage finallyUsage=new FinallyUsage();finallyUsage.wrongFinally();finallyUsage.rightFinally();}}      

上面的例子中，我们定义了两个方法，一个方法中我们在finally中直接return,另一方法中，我们让finally正常执行完毕。

最终，我们可以看到wrongFinally将异常隐藏了，而rightFinally保留了try的异常。

同样的，如果我们在finally block中抛出了异常，我们一定要记得对其进行捕获，否则将会隐藏try block中的异常信息。

通常来说NullPointerException表示程序代码有逻辑错误，是需要程序员来进行代码逻辑修改，从而进行修复的。

比如说加上一个null check。

不捕获NullPointerException的原因有三个。

1. 使用null check的开销要远远小于异常捕获的开销。
2. 如果在try block中有多个可能抛出NullPointerException的语句，我们很难定位到具体的错误语句。
3. 最后，如果发生了NullPointerException，程序基本上不可能正常运行或者恢复，所以我们需要提前进行null check的判断。

同样的，程序也不要对NullPointerException的父类RuntimeException, Exception, or Throwable进行捕捉。

我们抛出异常主要是为了能够找到准确的处理异常的方法，如果直接抛出RuntimeException, Exception, 或者 Throwable就会导致程序无法准确处理特定的异常。

通常来说我们需要自定义RuntimeException, Exception, 或者 Throwable的子类，通过具体的子类来区分具体的异常类型。

一般来说checked Exception是需要显示catch住，或者在调用方法上使用throws做申明的。

但是我们可以通过某些手段来绕过这种限制，从而在使用checked Exception的时候不需要遵守上述规则。

当然这样做是需要避免的。我们看一个例子：

    private static Throwable throwable;private ThrowException() throws Throwable {throw throwable;}public static synchronized void undeclaredThrow(Throwable throwable) {ThrowException.throwable = throwable;try {ThrowException.class.newInstance();} catch (InstantiationException e) {} catch (IllegalAccessException e) {} finally {ThrowException.throwable = null;}}      

上面的例子中，我们定义了一个ThrowException的private构造函数，这个构造函数会throw一个throwable,这个throwable是从方法传入的。

在undeclaredThrow方法中，我们调用了ThrowException.class.newInstance()实例化一个ThrowException实例，因为需要调用构造函数，所以会抛出传入的throwable。

因为Exception是throwable的子类，如果我们在调用的时候传入一个checked Exception，很明显，我们的代码并没有对其进行捕获：

    public static void main(String[] args) {ThrowException.undeclaredThrow(new Exception("Any checked exception"));}      

怎么解决这个问题呢？换个思路，我们可以使用Constructor.newInstance()来替代class.newInstance()。

try {Constructor constructor =ThrowException.class.getConstructor(new Class<?>[0]);constructor.newInstance();} catch (InstantiationException e) {} catch (InvocationTargetException e) {System.out.println("catch exception!");} catch (NoSuchMethodException e) {} catch (IllegalAccessException e) {} finally {ThrowException.throwable = null;}      

上面的例子，我们使用Constructor的newInstance方法来创建对象的实例。和class.newInstance不同的是，这个方法会抛出InvocationTargetException异常，并且把所有的异常都封装进去。