啪啪，打臉了！領導說：try-catch必須放在循環體外！

哈嘍，親愛的小夥伴們，技術學磊哥，進步沒得說！歡迎來到新一期的性能解讀系列，我是磊哥。

今天給你們帶來的是關於 try-catch 應該放在循環體外，仍是放在循環體內的文章，咱們將從性能和業務場景分析這兩個方面來回答此問題。

不少人對 try-catch 有必定的誤解，好比咱們常常會把它（try-catch）和「低性能」直接畫上等號，但對 try-catch 的本質（是什麼）卻缺乏着最基礎的瞭解，所以咱們也會在本篇中對 try-catch 的本質進行相關的探索。

小貼士：我會盡可能用代碼和評測結果來證實問題，但因爲自己認知的侷限，若有不當之處，請讀者朋友們在評論區指出。

性能評測

話很少說，咱們直接來開始今天的測試，本文咱們依舊使用 Oracle 官方提供的 JMH（Java Microbenchmark Harness，JAVA 微基準測試套件）來進行測試。

首先在 pom.xml 文件中添加 JMH 框架，配置以下：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-core -->
<dependency>
   <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
   <artifactId>jmh-core</artifactId>
   <version>{version}</version>
</dependency>
複製代碼

完整測試代碼以下：

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * try - catch 性能測試
 */
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 測試完成時間
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@Warmup(iterations = 1, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 預熱 1 輪，每次 1s
@Measurement(iterations = 5, time = 5, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 測試 5 輪，每次 3s
@Fork(1) // fork 1 個線程
@State(Scope.Benchmark)
@Threads(100)
public class TryCatchPerformanceTest {
    private static final int forSize = 1000; // 循環次數
    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        // 啓動基準測試
        Options opt = new OptionsBuilder()
                .include(TryCatchPerformanceTest.class.getSimpleName()) // 要導入的測試類
                .build();
        new Runner(opt).run(); // 執行測試
    }

    @Benchmark
    public int innerForeach() {
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < forSize; i++) {
            try {
                if (i == forSize) {
                    throw new Exception("new Exception");
                }
                count++;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return count;
    }

    @Benchmark
    public int outerForeach() {
        int count = 0;
        try {
            for (int i = 0; i < forSize; i++) {
                if (i == forSize) {
                    throw new Exception("new Exception");
                }
                count++;
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return count;
    }
}
複製代碼

以上代碼的測試結果爲：

從以上結果能夠看出，程序在循環 1000 次的狀況下，單次平均執行時間爲：

• 循環內包含 try-catch 的平均執行時間是 635 納秒 ±75 納秒，也就是 635 納秒上下偏差是 75 納秒；
• 循環外包含 try-catch 的平均執行時間是 630 納秒，上下偏差 38 納秒。

也就是說，在沒有發生異常的狀況下，除去偏差值，咱們獲得的結論是：try-catch 不管是在 for 循環內仍是 for 循環外，它們的性能相同，幾乎沒有任何差異。

try-catch的本質

要理解 try-catch 的性能問題，必須從它的字節碼開始分析，只有這樣我能才能知道 try-catch 的本質究竟是什麼，以及它是如何執行的。

此時咱們寫一個最簡單的 try-catch 代碼：

public class AppTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int count = 0;
            throw new Exception("new Exception");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
複製代碼

而後使用 javac 生成字節碼以後，再使用 javap -c AppTest 的命令來查看字節碼文件：

➜ javap -c AppTest 
警告: 二進制文件AppTest包含com.example.AppTest
Compiled from "AppTest.java"
public class com.example.AppTest {
  public com.example.AppTest();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: iconst_0
       1: istore_1
       2: new           #2 // class java/lang/Exception
       5: dup
       6: ldc           #3 // String new Exception
       8: invokespecial #4 // Method java/lang/Exception."<init>":(Ljava/lang/String;)V
      11: athrow
      12: astore_1
      13: aload_1
      14: invokevirtual #5 // Method java/lang/Exception.printStackTrace:()V
      17: return
    Exception table:
       from    to  target type
           0    12    12   Class java/lang/Exception
}
複製代碼

從以上字節碼中能夠看到有一個異常表：

Exception table:
       from    to  target type
          0    12    12   Class java/lang/Exception
複製代碼

參數說明：

• from：表示 try-catch 的開始地址；
• to：表示 try-catch 的結束地址；
• target：表示異常的處理起始位；
• type：表示異常類名稱。

從字節碼指令能夠看出，當代碼運行時出錯時，會先判斷出錯數據是否在 from 到 to 的範圍內，若是是則從 target 標誌位往下執行，若是沒有出錯，直接 goto 到 return。也就是說，若是代碼不出錯的話，性能幾乎是不受影響的，和正常的代碼的執行邏輯是同樣的。

業務狀況分析

雖然 try-catch 在循環體內仍是循環體外的性能是相似的，可是它們所代碼的業務含義卻徹底不一樣，例如如下代碼：

public class AppTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("循環內的執行結果：" + innerForeach());
        System.out.println("循環外的執行結果：" + outerForeach());
    }
    
    // 方法一
    public static int innerForeach() {
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            try {
                if (i == 3) {
                    throw new Exception("new Exception");
                }
                count++;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return count;
    }

    // 方法二
    public static int outerForeach() {
        int count = 0;
        try {
            for (int i = 0; i < 6; i++) {
                if (i == 3) {
                    throw new Exception("new Exception");
                }
                count++;
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return count;
    }
}
複製代碼

以上程序的執行結果爲：

java.lang.Exception: new Exception

at com.example.AppTest.innerForeach(AppTest.java:15)

at com.example.AppTest.main(AppTest.java:5)

java.lang.Exception: new Exception

at com.example.AppTest.outerForeach(AppTest.java:31)

at com.example.AppTest.main(AppTest.java:6)

循環內的執行結果：5

循環外的執行結果：3

能夠看出在循環體內的 try-catch 在發生異常以後，能夠繼續執行循環；而循環外的 try-catch 在發生異常以後會終止循環。

所以咱們在決定 try-catch 到底是應該放在循環內仍是循環外，不取決於性能（由於性能幾乎相同），而是應該取決於具體的業務場景。

例如咱們須要處理一批數據，而不管這組數據中有哪個數據有問題，都不能影響其餘組的正常執行，此時咱們能夠把 try-catch 放置在循環體內；而當咱們須要計算一組數據的合計值時，只要有一組數據有誤，咱們就須要終止執行，並拋出異常，此時咱們須要將 try-catch 放置在循環體外來執行。

總結

本文咱們測試了 try-catch 放在循環體內和循環體外的性能，發現兩者在循環不少次的狀況下性能幾乎是一致的。而後咱們經過字節碼分析，發現只有當發生異常時，纔會對比異常表進行異常處理，而正常狀況下則能夠忽略 try-catch 的執行。但在循環體內仍是循環體外使用 try-catch，對於程序的執行結果來講是徹底不一樣的，所以咱們應該從實際的業務出發，來決定到 try-catch 應該存放的位置，而非性能考慮。

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