iThome 網站首載：重構錯誤處理程式
有人研究過，程式中可能會有高達90%的比率在管理與處理錯誤，Bob大叔在《Clean Code》中談到「許多程式碼完全由錯誤處理所主宰」，90%的比率是真的在管理與處理錯誤的邏輯嗎？還是只是如Bob大叔說的，根本就是散亂的錯誤處理程式碼？商務邏輯相關的程式碼需要重構，對於錯誤處理程式碼的重構，我們也有許多需要學習的地方。
- 錯誤處理就是一件事
在重構或程式碼可讀性的概念中有個共同特性，就是函式（方法）應該只做一件事，避免函式中的程式碼陷入邏輯泥塊（Logical clump）。在沒有例外處理的語言中，透過回傳錯誤碼，讓函式客戶端可以檢查執行結果，確認後續是要進行正常或錯誤處理流程，如果客戶端必須呼叫多個函式來完成一項任務，檢查錯誤碼、正常與多個錯誤處理流程夾雜的情況下，容易使得客戶端程式碼變得混亂。
例外處理機制可以在錯誤發生的時候拋出例外，讓錯誤處理能推到想要的邊界進行處理。以Java來說，客戶端可以在try區塊中處理正常流程，在catch區塊處理呼叫各函式時可能拋出的例外，讓原先糾纏在錯誤處理流程中的正常流程清楚地呈現出來，
try區塊中的流程亦可抽取為函式獨立地做一件事，那麼目前的try-catch就能專心地做錯誤處理這件事，如同Bob大叔說的「函式應該只做一件事，而錯誤處理就是一件事」。有時例外處理流程會形成一種模式，例如涉及資源建立、使用與關閉的操作若會拋出例外，為了有限資源在各種錯誤發生時都能確實釋放，不免要撰寫類似的
try-catch-finally流程，在具有受檢例外的Java中更是難以避免這類情況，像是JDBC的處理流程就是如此，此時可以採用樣版回呼（Template callback）模式，適當地讓資源相關操作從錯誤處理流程中獨立出來，Spring的JdbcTemplate就是這類實現，因為這類資源建立、關閉的操作模式太頻繁出現，JDK7就提出了try-with-resources語法來解決這類需求，確實地讓資源建立、使用與關閉的操作與錯誤處理分離，若進一步地結合JDK8的Lambda語法，還可讓資源的使用從建立與關閉中分離。例如設計一個open方法，就可以專心在FileInputStream的使用，讓開啟檔案的意圖顯而易見：open(fileName, fileInputStream -> {
// 操作FileInputStream實例
});
- 多個捕捉做相同處理時的重構
如果多種例外捕捉後，做的都是相同的錯誤處理，像是日誌，或者是將程式庫的例外封裝為自定義例外等，錯誤處理的程式碼必然就出現重複，自然就會呈現需要重構的訊號。因為多種例外做的都是相同的事，可將有繼承關係的例外處理程式碼，合併在父類別的捕捉區塊中，但不建議使用catch-all的方式，例如使用
Exception或Throwable來捕捉所有例外，因為對於其他不相關的例外，這是一種隱藏錯誤的做法。然而在合併有繼承關係的例外處理程式碼之後，仍會發現沒有繼承關係的例外處理程式碼出現重複，Bob大叔在《Clean Code》中提出的作法是包裹呼叫的API，確保它在捕捉各種例外後，能轉換為（自定義的）共同例外型態，如此客戶端就只需要捕捉一種例外，因而可讓客戶端程式碼大幅簡化，如果使用的是第三方API，也可以同時降低了對它的依賴。
如果多種例外在捕捉之後，做完相同處理就將原例外重新拋出，可以參考guava-libraries的作法，你可以使用catch-all的方式捕捉各種型態的例外，做完相同錯誤處理之後，使用
Throwables.propagateIfInstanceOf以指定的例外型態重新拋出（通常是受檢例外），或者是使用Throwables.propagate，將原例外以RuntimeException包裹後重新拋出，既消除了重複的錯誤處理程式碼，又避免了隱藏錯誤。雖然實際上，
Throwables.propagateIfInstanceOf只是將型態判斷與轉型的邏輯封裝並予以重用，但對客戶端程式碼的簡化確實有所幫助，不過，這種方式對於錯誤處理時進行例外型態轉換，或者是不重新拋出的情況並不適用，guava-libraries的〈ThrowablesExplained〉文中也解釋了其他一些不適用的場合。JDK7中，對於多個捕捉做同一件事的情況，提出了Multi-catch語法，算是為這問題提出了較好的解決方案。- 多個捕捉做不同處理時的重構
如果多種例外捕捉後，分別進行不同的錯誤處理，此時得檢視多種例外是由單一方法拋出，或多個方法操作而分別拋出不同例外，最常見的情況是一個
try區塊進行了數個會拋出例外的操作，然後底下連續多個catch區塊逐一針對不同例外作處理。實際上每個會拋出例外的方法發生錯誤時，理由應該是各不相同的，應試著讓這些方法各有一個try-catch區塊，讓每個方法的錯誤處理流程各自顯露出來。一旦你根據不同方法引發的例外，將一個
try搭配多個catch的程式碼，分解為數個try-catch區塊之後，應當立即想到「錯誤處理就是一件事」，而兩個以上的try-catch時，無論那些try-catch是形成巢狀或者是瀑布式流程，都意謂著你的程式碼做了兩件以上的事，重構的方式之一，就是每個try-catch重構至獨立的方法之中，讓每個方法都只會出一個try陳述。當發現一個方法中會出現多個
try-catch時，而每個try-catch都做類似模式（但細節不同）的轉換或錯誤處理時，如果你接觸過函數式的錯誤處理風格，例如我先前專欄〈函數式風格錯誤處理〉中談過的Option、Either、Try等概念，就有可能進行Monad風格的錯誤處理，我在專欄〈神秘的Monad不神秘〉中談到Optional的flatMap可連續處理null與物件值轉換的問題，實際上，Mario Fusco在〈Monadic Java〉中就以類似風格，設計了Validation等類別，可以用Monad風格對使用者進行如下的程式碼驗證與驗證失敗訊息之收集，而又不會迷失在瀑布式的ValidationException捕捉程式碼之中：Validation<List<String>, Person> validation = success(person).failList() .flatMap(Validator::validAge) .flatMap(Validator::validName);- 重構是看待錯誤處理的一個角度
既然程式中可能會有高達90%的比率在管理與處理錯誤，我們真的該認真且從不同角度去看待，像是受檢或非受檢例外的運用、例外應捕捉或拋出、避免隱藏錯誤、換個典範風格思考錯誤處理的可能性等，都該有所思考，我的專欄〈Shit Happens！該抓還是該丟？〉、〈避免隱藏錯誤的防禦性設計〉與〈函數式風格錯誤處理〉都曾做過一些探討。
從重構角度出發來看待錯誤處理程式碼，你會發現Martin Fowler的《Refactoring》中揭露的重構原則，對待錯誤處理程式碼也是適用的，錯誤處理之所以重要，就在於它是處理不對的事情，本身必須正確，然而就如Bob大叔說的「如果它糢糊了原本程式碼的邏輯，那就不對了」。