我如何从Java 8 lambda内部抛出CHECKED异常,例如在流中使用?

换句话说,我想让代码像这样编译:

public List<Class> getClasses() throws ClassNotFoundException {     

    List<Class> classes = 
        Stream.of("java.lang.Object", "java.lang.Integer", "java.lang.String")
              .map(className -> Class.forName(className))
              .collect(Collectors.toList());                  
    return classes;
    }

这段代码无法编译,因为上面的Class.forName()方法会抛出ClassNotFoundException,该异常会被检查。

请注意,我不想将已检查异常包装在运行时异常中,并抛出已包装的未检查异常。我想抛出检查异常本身,而不向流添加丑陋的try/catch。


当前回答

对于你的问题,简单的答案是:你不能,至少不能直接。这不是你的错。甲骨文搞砸了。他们坚持受控异常的概念,但在设计功能接口、流、lambda等时却总是忘记了受控异常。这对罗伯特·c·马丁(Robert C. Martin)等专家来说都是好消息,他把受控异常称为失败的实验。

在我看来,这是API中的一个大错误,而语言规范中的一个小错误。

API中的缺陷在于,它没有提供转发已检查异常的功能,而这实际上对函数式编程非常有意义。正如我将在下面演示的那样,这样的设施是很容易实现的。

语言规范中的错误在于,它不允许类型参数推断类型列表而不是单个类型,只要类型参数只在允许类型列表的情况下使用(throws子句)。

作为Java程序员,我们的期望是编译以下代码:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class CheckedStream {
    // List variant to demonstrate what we actually had before refactoring.
    public List<Class> getClasses(final List<String> names) throws ClassNotFoundException {
        final List<Class> classes = new ArrayList<>();
        for (final String name : names)
            classes.add(Class.forName(name));
        return classes;
    }

    // The Stream function which we want to compile.
    public Stream<Class> getClasses(final Stream<String> names) throws ClassNotFoundException {
        return names.map(Class::forName);
    }
}

然而,它给出:

cher@armor1:~/playground/Java/checkedStream$ javac CheckedStream.java 
CheckedStream.java:13: error: incompatible thrown types ClassNotFoundException in method reference
        return names.map(Class::forName);
                         ^
1 error

函数接口的定义方式目前阻止编译器转发异常——没有声明告诉Stream.map()如果Function.apply()抛出E, Stream.map()也会抛出E。

缺少的是用于传递已检查异常的类型参数的声明。下面的代码展示了如何使用当前语法声明这种传递类型参数。除了标记行中的特殊情况(这是下面讨论的限制),此代码将按预期进行编译和运行。

import java.io.IOException;
interface Function<T, R, E extends Throwable> {
    // Declare you throw E, whatever that is.
    R apply(T t) throws E;
}   

interface Stream<T> {
    // Pass through E, whatever mapper defined for E.
    <R, E extends Throwable> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R, E> mapper) throws E;
}   

class Main {
    public static void main(final String... args) throws ClassNotFoundException {
        final Stream<String> s = null;

        // Works: E is ClassNotFoundException.
        s.map(Class::forName);

        // Works: E is RuntimeException (probably).
        s.map(Main::convertClass);

        // Works: E is ClassNotFoundException.
        s.map(Main::throwSome);

        // Doesn't work: E is Exception.
        s.map(Main::throwSomeMore);  // error: unreported exception Exception; must be caught or declared to be thrown
    }   
    
    public static Class convertClass(final String s) {
        return Main.class;
    }   

    static class FooException extends ClassNotFoundException {}

    static class BarException extends ClassNotFoundException {}

    public static Class throwSome(final String s) throws FooException, BarException {
        throw new FooException();
    }   

    public static Class throwSomeMore(final String s) throws ClassNotFoundException, IOException  {
        throw new FooException();
    }   
}   

在throwSomeMore的情况下,我们希望IOException被错过,但它实际上错过了Exception。

这并不完美,因为类型推断似乎是在寻找单一类型,即使在异常的情况下也是如此。因为类型推断需要单一类型,E需要解析为ClassNotFoundException和IOException的公共超,即Exception。

需要对类型推断的定义进行调整,以便在允许使用类型列表(throws子句)的地方使用类型形参时,编译器可以查找多个类型。然后,编译器报告的异常类型将与引用方法的已检查异常的原始throws声明一样具体,而不是单一的全能超类型。

坏消息是,这意味着甲骨文搞砸了。当然,它们不会破坏用户土地代码,但是向现有功能接口引入异常类型参数会破坏显式使用这些接口的所有用户土地代码的编译。他们必须发明一些新的语法来解决这个问题。

更糟糕的消息是Brian Goetz在2010年就已经讨论过这个话题了(https://blogs.oracle.com/briangoetz/entry/exception_transparency_in_java, http://mail.openjdk.java.net/pipermail/lambda-dev/2010-June/001484.html),但我被告知这个调查最终没有成功,而且据我所知,Oracle目前没有减轻受控异常和lambdas之间交互的工作。

其他回答

你不能。

然而,你可能想要看看我的一个项目,它可以让你更容易地操纵这种“投掷lambda”。

在你的情况下,你可以这样做:

import static com.github.fge.lambdas.functions.Functions.wrap;

final ThrowingFunction<String, Class<?>> f = wrap(Class::forName);

List<Class> classes =
    Stream.of("java.lang.Object", "java.lang.Integer", "java.lang.String")
          .map(f.orThrow(MyException.class))
          .collect(Collectors.toList());

并捕获MyException。

这是一个例子。另一个例子是你可以. orreturn()一些默认值。

请注意,这仍然是一项正在进行的工作,更多的是来。更好的名字,更多的功能等等。

对于你的问题,简单的答案是:你不能,至少不能直接。这不是你的错。甲骨文搞砸了。他们坚持受控异常的概念,但在设计功能接口、流、lambda等时却总是忘记了受控异常。这对罗伯特·c·马丁(Robert C. Martin)等专家来说都是好消息,他把受控异常称为失败的实验。

在我看来,这是API中的一个大错误,而语言规范中的一个小错误。

API中的缺陷在于,它没有提供转发已检查异常的功能,而这实际上对函数式编程非常有意义。正如我将在下面演示的那样,这样的设施是很容易实现的。

语言规范中的错误在于,它不允许类型参数推断类型列表而不是单个类型,只要类型参数只在允许类型列表的情况下使用(throws子句)。

作为Java程序员,我们的期望是编译以下代码:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class CheckedStream {
    // List variant to demonstrate what we actually had before refactoring.
    public List<Class> getClasses(final List<String> names) throws ClassNotFoundException {
        final List<Class> classes = new ArrayList<>();
        for (final String name : names)
            classes.add(Class.forName(name));
        return classes;
    }

    // The Stream function which we want to compile.
    public Stream<Class> getClasses(final Stream<String> names) throws ClassNotFoundException {
        return names.map(Class::forName);
    }
}

然而,它给出:

cher@armor1:~/playground/Java/checkedStream$ javac CheckedStream.java 
CheckedStream.java:13: error: incompatible thrown types ClassNotFoundException in method reference
        return names.map(Class::forName);
                         ^
1 error

函数接口的定义方式目前阻止编译器转发异常——没有声明告诉Stream.map()如果Function.apply()抛出E, Stream.map()也会抛出E。

缺少的是用于传递已检查异常的类型参数的声明。下面的代码展示了如何使用当前语法声明这种传递类型参数。除了标记行中的特殊情况(这是下面讨论的限制),此代码将按预期进行编译和运行。

import java.io.IOException;
interface Function<T, R, E extends Throwable> {
    // Declare you throw E, whatever that is.
    R apply(T t) throws E;
}   

interface Stream<T> {
    // Pass through E, whatever mapper defined for E.
    <R, E extends Throwable> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R, E> mapper) throws E;
}   

class Main {
    public static void main(final String... args) throws ClassNotFoundException {
        final Stream<String> s = null;

        // Works: E is ClassNotFoundException.
        s.map(Class::forName);

        // Works: E is RuntimeException (probably).
        s.map(Main::convertClass);

        // Works: E is ClassNotFoundException.
        s.map(Main::throwSome);

        // Doesn't work: E is Exception.
        s.map(Main::throwSomeMore);  // error: unreported exception Exception; must be caught or declared to be thrown
    }   
    
    public static Class convertClass(final String s) {
        return Main.class;
    }   

    static class FooException extends ClassNotFoundException {}

    static class BarException extends ClassNotFoundException {}

    public static Class throwSome(final String s) throws FooException, BarException {
        throw new FooException();
    }   

    public static Class throwSomeMore(final String s) throws ClassNotFoundException, IOException  {
        throw new FooException();
    }   
}   

在throwSomeMore的情况下,我们希望IOException被错过,但它实际上错过了Exception。

这并不完美,因为类型推断似乎是在寻找单一类型,即使在异常的情况下也是如此。因为类型推断需要单一类型,E需要解析为ClassNotFoundException和IOException的公共超,即Exception。

需要对类型推断的定义进行调整,以便在允许使用类型列表(throws子句)的地方使用类型形参时,编译器可以查找多个类型。然后,编译器报告的异常类型将与引用方法的已检查异常的原始throws声明一样具体,而不是单一的全能超类型。

坏消息是,这意味着甲骨文搞砸了。当然,它们不会破坏用户土地代码,但是向现有功能接口引入异常类型参数会破坏显式使用这些接口的所有用户土地代码的编译。他们必须发明一些新的语法来解决这个问题。

更糟糕的消息是Brian Goetz在2010年就已经讨论过这个话题了(https://blogs.oracle.com/briangoetz/entry/exception_transparency_in_java, http://mail.openjdk.java.net/pipermail/lambda-dev/2010-June/001484.html),但我被告知这个调查最终没有成功,而且据我所知,Oracle目前没有减轻受控异常和lambdas之间交互的工作。

处理map操作抛出的受控异常的唯一内置方法是将它们封装在CompletableFuture中。(如果你不需要保留异常,一个Optional是一个更简单的选择。)这些类旨在允许您以函数的方式表示偶然操作。

需要几个重要的帮助器方法,但是您可以得到相对简洁的代码,同时仍然明显地表明流的结果取决于映射操作是否成功完成。这是它的样子:

    CompletableFuture<List<Class<?>>> classes =
            Stream.of("java.lang.String", "java.lang.Integer", "java.lang.Double")
                  .map(MonadUtils.applyOrDie(Class::forName))
                  .map(cfc -> cfc.thenApply(Class::getSuperclass))
                  .collect(MonadUtils.cfCollector(ArrayList::new,
                                                  List::add,
                                                  (List<Class<?>> l1, List<Class<?>> l2) -> { l1.addAll(l2); return l1; },
                                                  x -> x));
    classes.thenAccept(System.out::println)
           .exceptionally(t -> { System.out.println("unable to get class: " + t); return null; });

这将产生以下输出:

[class java.lang.Object, class java.lang.Number, class java.lang.Number]

applyOrDie方法接受一个抛出异常的函数,并将其转换为一个返回已经完成的CompletableFuture的函数——要么用原始函数的结果正常完成,要么用抛出的异常异常完成。

第二个映射操作说明您现在得到了一个Stream<CompletableFuture<T>>,而不仅仅是一个Stream<T>。如果上游操作成功,CompletableFuture只负责执行该操作。API可以显式地做到这一点,但相对来说并不痛苦。

直到您到达收集阶段。这就是我们需要一个非常重要的助手方法的地方。我们希望“提升”一个正常的收集操作(在本例中是toList())在CompletableFuture——cfCollector()中,我们可以使用一个供应商、累加器、组合器和完成器来实现这一点,而不需要知道关于CompletableFuture的任何事情。

助手方法可以在GitHub上我的MonadUtils类中找到,这仍然是一项正在进行的工作。

综上所述,高级解决方案为未检查的函数使用特殊的包装器,如API,它提供恢复、重抛出和抑制功能。

Stream.of("java.lang.Object", "java.lang.Integer", "java.lang.String")
          .map(Try.<String, Class<?>>safe(Class::forName)
                  .handle(System.out::println)
                  .unsafe())
          .collect(toList());

下面的代码演示了消费者、供应商和函数接口。它可以很容易地扩展。本例删除了一些公共关键字。

类Try是客户端代码的端点。安全方法对于每个函数类型都可以有唯一的名称。 CheckedConsumer, CheckedSupplier和CheckedFunction是库函数的checked模拟,可以独立于Try使用

CheckedBuilder is the interface for handling exceptions in some checked function. orTry allows execute another same type function if previous was failed. handle provides exception handling including exception type filtering. The order of handlers is important. Reduce methods unsafe and rethrow rethrows last exception in the execution chain. Reduce methods orElse and orElseGet return alternate value like Optional ones if all functions failed. Also there is method suppress. CheckedWrapper is the common implementation of CheckedBuilder.

final class Try {

    public static <T> CheckedBuilder<Supplier<T>, CheckedSupplier<T>, T> 
        safe(CheckedSupplier<T> supplier) {
        return new CheckedWrapper<>(supplier, 
                (current, next, handler, orResult) -> () -> {
            try { return current.get(); } catch (Exception ex) {
                handler.accept(ex);
                return next.isPresent() ? next.get().get() : orResult.apply(ex);
            }
        });
    }

    public static <T> Supplier<T> unsafe(CheckedSupplier<T> supplier) {
        return supplier;
    }

    public static <T> CheckedBuilder<Consumer<T>, CheckedConsumer<T>, Void> 
        safe(CheckedConsumer<T> consumer) {
        return new CheckedWrapper<>(consumer, 
                (current, next, handler, orResult) -> t -> {
            try { current.accept(t); } catch (Exception ex) {
                handler.accept(ex);
                if (next.isPresent()) {
                    next.get().accept(t);
                } else {
                    orResult.apply(ex);
                }
            }
        });
    }

    public static <T> Consumer<T> unsafe(CheckedConsumer<T> consumer) {
        return consumer;
    }

    public static <T, R> CheckedBuilder<Function<T, R>, CheckedFunction<T, R>, R> 
        safe(CheckedFunction<T, R> function) {
        return new CheckedWrapper<>(function, 
                (current, next, handler, orResult) -> t -> {
            try { return current.applyUnsafe(t); } catch (Exception ex) {
                handler.accept(ex);
                return next.isPresent() ? next.get().apply(t) : orResult.apply(ex);
            }
        });
    }

    public static <T, R> Function<T, R> unsafe(CheckedFunction<T, R> function) {
        return function;
    }

    @SuppressWarnings ("unchecked")
    static <T, E extends Throwable> T throwAsUnchecked(Throwable exception) throws E { 
        throw (E) exception; 
    }
}

@FunctionalInterface interface CheckedConsumer<T> extends Consumer<T> {
    void acceptUnsafe(T t) throws Exception;
    @Override default void accept(T t) {
        try { acceptUnsafe(t); } catch (Exception ex) {
            Try.throwAsUnchecked(ex);
        }
    }
}

@FunctionalInterface interface CheckedFunction<T, R> extends Function<T, R> {
    R applyUnsafe(T t) throws Exception;
    @Override default R apply(T t) {
        try { return applyUnsafe(t); } catch (Exception ex) {
            return Try.throwAsUnchecked(ex);
        }
    }
}

@FunctionalInterface interface CheckedSupplier<T> extends Supplier<T> {
    T getUnsafe() throws Exception;
    @Override default T get() {
        try { return getUnsafe(); } catch (Exception ex) {
            return Try.throwAsUnchecked(ex);
        }
    }
}

interface ReduceFunction<TSafe, TUnsafe, R> {
    TSafe wrap(TUnsafe current, Optional<TSafe> next, 
            Consumer<Throwable> handler, Function<Throwable, R> orResult);
}

interface CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> {
    CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> orTry(TUnsafe next);

    CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> handle(Consumer<Throwable> handler);

    <E extends Throwable> CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> handle(
            Class<E> exceptionType, Consumer<E> handler);

    CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> handleLast(Consumer<Throwable> handler);

    <E extends Throwable> CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> handleLast(
            Class<E> exceptionType, Consumer<? super E> handler);

    TSafe unsafe();
    TSafe rethrow(Function<Throwable, Exception> transformer);
    TSafe suppress();
    TSafe orElse(R value);
    TSafe orElseGet(Supplier<R> valueProvider);
}

final class CheckedWrapper<TSafe, TUnsafe, R> 
        implements CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> {

    private final TUnsafe function;
    private final ReduceFunction<TSafe, TUnsafe, R> reduceFunction;

    private final CheckedWrapper<TSafe, TUnsafe, R> root;
    private CheckedWrapper<TSafe, TUnsafe, R> next;

    private Consumer<Throwable> handlers = ex -> { };
    private Consumer<Throwable> lastHandlers = ex -> { };

    CheckedWrapper(TUnsafe function, 
            ReduceFunction<TSafe, TUnsafe, R> reduceFunction) {
        this.function = function;
        this.reduceFunction = reduceFunction;
        this.root = this;
    }

    private CheckedWrapper(TUnsafe function, 
            CheckedWrapper<TSafe, TUnsafe, R> prev) {
        this.function = function;
        this.reduceFunction = prev.reduceFunction;
        this.root = prev.root;
        prev.next = this;
    }

    @Override public CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> orTry(TUnsafe next) {
        return new CheckedWrapper<>(next, this);
    }

    @Override public CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> handle(
            Consumer<Throwable> handler) {
        handlers = handlers.andThen(handler);
        return this;
    }

    @Override public <E extends Throwable> CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> 
        handle(Class<E> exceptionType, Consumer<E> handler) {
        handlers = handlers.andThen(ex -> {
            if (exceptionType.isInstance(ex)) {
                handler.accept(exceptionType.cast(ex));
            }
        });
        return this;
    }

    @Override public CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> handleLast(
            Consumer<Throwable> handler) {
        lastHandlers = lastHandlers.andThen(handler);
        return this;
    }

    @Override public <E extends Throwable> CheckedBuilder<TSafe, TUnsafe, R> 
        handleLast(Class<E> exceptionType, Consumer<? super E> handler) {
        lastHandlers = lastHandlers.andThen(ex -> {
            if (exceptionType.isInstance(ex)) {
                handler.accept(exceptionType.cast(ex));
            }
        });
        return this;
    }

    @Override public TSafe unsafe() {
        return root.reduce(ex -> Try.throwAsUnchecked(ex));
    }

    @Override
    public TSafe rethrow(Function<Throwable, Exception> transformer) {
        return root.reduce(ex -> Try.throwAsUnchecked(transformer.apply(ex)));
    }

    @Override public TSafe suppress() {
        return root.reduce(ex -> null);
    }

    @Override public TSafe orElse(R value) {
        return root.reduce(ex -> value);
    }

    @Override public TSafe orElseGet(Supplier<R> valueProvider) {
        Objects.requireNonNull(valueProvider);
        return root.reduce(ex -> valueProvider.get());
    }

    private TSafe reduce(Function<Throwable, R> orResult) {
        return reduceFunction.wrap(function, 
                Optional.ofNullable(next).map(p -> p.reduce(orResult)), 
                this::handle, orResult);
    }

    private void handle(Throwable ex) {
        for (CheckedWrapper<TSafe, TUnsafe, R> current = this; 
                current != null; 
                current = current.next) {
            current.handlers.accept(ex);
        }
        lastHandlers.accept(ex);
    }
}

这是原来问题的不同观点或解决方案。在这里,我展示了我们有一个选项来编写只处理有效值子集的代码,并有一个选项来检测和处理抛出异常时的情况。

    @Test
    public void getClasses() {

        String[] classNames = {"java.lang.Object", "java.lang.Integer", "java.lang.Foo"};
        List<Class> classes =
                Stream.of(classNames)
                        .map(className -> {
                            try {
                                return Class.forName(className);
                            } catch (ClassNotFoundException e) {
                                // log the error
                                return null;
                            }
                        })
                        .filter(c -> c != null)
                        .collect(Collectors.toList());

        if (classes.size() != classNames.length) {
            // add your error handling here if needed or process only the resulting list
            System.out.println("Did not process all class names");
        }

        classes.forEach(System.out::println);
    }