啪啪打脸！领导说：try-catch要放在循环体外！

绝地灬酷狼 2023-10-06 10:12 9阅读 0赞

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这是我的第 206 期分享

作者 | 王磊

来源 | Java中文社群（ID：javacn666）

转载请联系授权（微信ID：GG\_Stone）

哈喽，亲爱的小伙伴们，**技术学磊哥，进步没得说**！欢迎来到新一期的性能解读系列，我是磊哥。

今天给大家带来的是关于 **try-catch 应该放在循环体外，还是放在循环体内的文章**，我们将从**性能**和**业务场景分析**这两个方面来回答此问题。

很多人对 try-catch 有一定的误解，比如我们经常会把它（try-catch）和“低性能”直接画上等号，但对 try-catch 的本质（是什么）却缺少着最基础的了解，因此我们也**会在本篇中对 try-catch 的本质进行相关的探索**。

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> 小贴士：我会尽量用代码和评测结果来证明问题，但由于本身认知的局限，如有不当之处，请读者朋友们在评论区指出。

### 性能评测 ###

话不多说，我们直接来开始今天的测试，本文我们依旧使用 Oracle 官方提供的 JMH（Java Microbenchmark Harness，JAVA 微基准测试套件）来进行测试。

首先在 pom.xml 文件中添加 JMH 框架，配置如下：

<dependency>
       <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
       <artifactId>jmh-core</artifactId>
       <version>{version}</version>
    </dependency>

完整测试代码如下：

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 性能测试
     */
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 测试完成时间
    @OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
    @Warmup(iterations = 1, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 预热 1 轮，每次 1s
    @Measurement(iterations = 5, time = 5, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 测试 5 轮，每次 3s
    @Fork(1) // fork 1 个线程
    @State(Scope.Benchmark)
    @Threads(100)
    public class TryCatchPerformanceTest {
        private static final int forSize = 1000; // 循环次数
        public static void main(String[] args) throws RunnerException {
            // 启动基准测试
            Options opt = new OptionsBuilder()
                    .include(TryCatchPerformanceTest.class.getSimpleName()) // 要导入的测试类
                    .build();
            new Runner(opt).run(); // 执行测试
        }
    
        @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;
        }
    }

以上代码的测试结果为：

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从以上结果可以看出，程序在循环 1000 次的情况下，单次平均执行时间为：

*  循环内包含 try-catch 的平均执行时间是 635 纳秒 ±75 纳秒，也就是 635 纳秒上下误差是 75 纳秒；
 *  循环外包含 try-catch 的平均执行时间是 630 纳秒，上下误差 38 纳秒。

也就是说，在没有发生异常的情况下，除去误差值，我们得到的结论是：**try-catch 无论是在 `for` 循环内还是 `for` 循环外，它们的性能相同，几乎没有任何差别**。

![format_png 3][]

### try-catch的本质 ###

要理解 try-catch 的性能问题，必须从它的字节码开始分析，只有这样我能才能知道 try-catch 的本质到底是什么，以及它是如何执行的。

此时我们写一个最简单的 try-catch 代码：

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

然后使用 `javac` 生成字节码之后，再使用 `javap -c AppTest` 的命令来查看字节码文件：

➜ javap -c AppTest 
    警告: 二进制文件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
    }

从以上字节码中可以看到有一个异常表：

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

参数说明：

*  from：表示 try-catch 的开始地址；
 *  to：表示 try-catch 的结束地址；
 *  target：表示异常的处理起始位；
 *  type：表示异常类名称。

从字节码指令可以看出，当代码运行时出错时，会先判断出错数据是否在 `from` 到 `to` 的范围内，如果是则从 `target` 标志位往下执行，如果没有出错，直接 `goto` 到 `return`。也就是说，如果代码不出错的话，性能几乎是不受影响的，和正常的代码的执行逻辑是一样的。

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### 业务情况分析 ###

虽然 try-catch 在循环体内还是循环体外的性能是类似的，但是它们所代码的业务含义却完全不同，例如以下代码：

public class AppTest {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("循环内的执行结果：" + innerForeach());
            System.out.println("循环外的执行结果：" + 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;
        }
    }

以上程序的执行结果为：

> 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)
> 
> 循环内的执行结果：5
> 
> 循环外的执行结果：3

可以看出在循环体内的 try-catch 在发生异常之后，可以继续执行循环；而循环外的 try-catch 在发生异常之后会终止循环。

因此我们**在决定 try-catch 究竟是应该放在循环内还是循环外，不取决于性能（因为性能几乎相同），而是应该取决于具体的业务场景**。

例如我们需要处理一批数据，而无论这组数据中有哪一个数据有问题，都不能影响请他组的正常执行，此时我们可以把 try-catch 放置在循环体内；而当我们需要计算一组数据的合计值时，只要有一组数据有误，我们就需要终止执行，并抛出异常，此时我们需要将 try-catch 放置在循环体外来执行。

![format_png 5][]

### 总结 ###

本文我们测试了 try-catch 放在循环体内和循环体外的性能，发现**二者在循环很多次的情况下性能几乎是一致的**。然后我们通过字节码分析，发现只有当发生异常时，才会对比异常表进行异常处理，而正常情况下则可以忽略 try-catch 的执行。但在循环体内还是循环体外使用 try-catch，对于程序的执行结果来说是完全不同的，因此**我们应该从实际的业务出发，来决定到 try-catch 应该存放的位置，而非性能考虑**。

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