问:Java中的异常处理真的很慢吗?

传统观点以及大量谷歌结果表明,不应该将异常逻辑用于Java中的正常程序流。通常会给出两个原因,

它真的很慢——甚至比普通代码慢一个数量级(给出的原因各不相同),

and

它很混乱,因为人们只希望在异常代码中处理错误。

这个问题是关于第一条的。

As an example, this page describes Java exception handling as "very slow" and relates the slowness to the creation of the exception message string - "this string is then used in creating the exception object that is thrown. This is not fast." The article Effective Exception Handling in Java says that "the reason for this is due to the object creation aspect of exception handling, which thereby makes throwing exceptions inherently slow". Another reason out there is that the stack trace generation is what slows it down.

My testing (using Java 1.6.0_07, Java HotSpot 10.0, on 32 bit Linux), indicates that exception handling is no slower than regular code. I tried running a method in a loop that executes some code. At the end of the method, I use a boolean to indicate whether to return or throw. This way the actual processing is the same. I tried running the methods in different orders and averaging my test times, thinking it may have been the JVM warming up. In all my tests, the throw was at least as fast as the return, if not faster (up to 3.1% faster). I am completely open to the possibility that my tests were wrong, but I haven't seen anything out there in the way of the code sample, test comparisons, or results in the last year or two that show exception handling in Java to actually be slow.

引导我走上这条路的是我需要使用的一个API,它将抛出异常作为正常控制逻辑的一部分。我想纠正它们的用法,但现在我可能做不到。我是否应该赞美他们的前瞻思维?

在论文《即时编译中的高效Java异常处理》中,作者建议,即使没有抛出异常,仅异常处理程序的存在就足以阻止JIT编译器正确优化代码,从而降低代码的速度。我还没有测试过这个理论。


当前回答

我对异常速度和以编程方式检查数据的看法。

许多类都有字符串到值的转换器(扫描器/解析器),也有受人尊敬和知名的库;)

通常有形式

class Example {
public static Example Parse(String input) throws AnyRuntimeParsigException
...
}

异常名称只是例子,通常是未选中的(运行时),所以抛出声明只是我的图片

有时存在第二种形式:

public static Example Parse(String input, Example defaultValue)

不扔

当第二个文件不可用时(或者程序员读的文档太少,只使用第一个文件),用正则表达式编写这样的代码。正则表达式很酷,政治正确等:

Xxxxx.regex(".....pattern", src);
if(ImTotallySure)
{
  Example v = Example.Parse(src);
}

使用这段代码,程序员没有异常成本。BUT具有相当高的代价的正则表达式ALWAYS与小的代价异常有时。

我几乎总是在这种情况下使用

try { parse } catch(ParsingException ) // concrete exception from javadoc
{
}

没有分析堆栈跟踪等,我相信在你的讲座后相当快。

不要害怕例外情况

其他回答

不知道这些主题是否相关,但我曾经想实现一个依赖于当前线程的堆栈跟踪的技巧:我想发现方法的名称,它触发了实例化类中的实例化(是的,这个想法很疯狂,我完全放弃了它)。所以我发现调用Thread.currentThread(). getstacktrace()是非常慢的(由于本机的dumpThreads方法,它在内部使用)。

相应地,Java Throwable有一个本地方法fillInStackTrace。我认为前面描述的kill -catch块以某种方式触发了该方法的执行。

但让我告诉你另一个故事……

在Scala中,一些函数特性是使用ControlThrowable在JVM中编译的,它扩展了Throwable,并以以下方式覆盖了它的fillInStackTrace:

override def fillInStackTrace(): Throwable = this

所以我调整了上面的测试(循环量减少了十,我的机器有点慢:):

class ControlException extends ControlThrowable

class T {
  var value = 0

  def reset = {
    value = 0
  }

  def method1(i: Int) = {
    value = ((value + i) / i) << 1
    if ((i & 0xfffffff) == 1000000000) {
      println("You'll never see this!")
    }
  }

  def method2(i: Int) = {
    value = ((value + i) / i) << 1
    if ((i & 0xfffffff) == 1000000000) {
      throw new Exception()
    }
  }

  def method3(i: Int) = {
    value = ((value + i) / i) << 1
    if ((i & 0x1) == 1) {
      throw new Exception()
    }
  }

  def method4(i: Int) = {
    value = ((value + i) / i) << 1
    if ((i & 0x1) == 1) {
      throw new ControlException()
    }
  }
}

class Main {
  var l = System.currentTimeMillis
  val t = new T
  for (i <- 1 to 10000000)
    t.method1(i)
  l = System.currentTimeMillis - l
  println("method1 took " + l + " ms, result was " + t.value)

  t.reset
  l = System.currentTimeMillis
  for (i <- 1 to 10000000) try {
    t.method2(i)
  } catch {
    case _ => println("You'll never see this")
  }
  l = System.currentTimeMillis - l
  println("method2 took " + l + " ms, result was " + t.value)

  t.reset
  l = System.currentTimeMillis
  for (i <- 1 to 10000000) try {
    t.method4(i)
  } catch {
    case _ => // do nothing
  }
  l = System.currentTimeMillis - l
  println("method4 took " + l + " ms, result was " + t.value)

  t.reset
  l = System.currentTimeMillis
  for (i <- 1 to 10000000) try {
    t.method3(i)
  } catch {
    case _ => // do nothing
  }
  l = System.currentTimeMillis - l
  println("method3 took " + l + " ms, result was " + t.value)

}

所以,结果是:

method1 took 146 ms, result was 2
method2 took 159 ms, result was 2
method4 took 1551 ms, result was 2
method3 took 42492 ms, result was 2

你看,method3和method4之间唯一的区别是它们会抛出不同类型的异常。是的,method4仍然比method1和method2慢,但是差异是可以接受的。

前段时间,我写了一个类来测试将字符串转换为整数的相对性能,使用两种方法:(1)调用Integer.parseInt()并捕获异常,或者(2)用正则表达式匹配字符串并仅在匹配成功时调用parseInt()。我以最有效的方式使用正则表达式(即,在终止循环之前创建Pattern和Matcher对象),并且我没有打印或保存异常的堆栈跟踪。

对于一个包含10,000个字符串的列表,如果它们都是有效数字,那么parseInt()方法的速度是regex方法的四倍。但如果只有80%的字符串是有效的,则regex的速度是parseInt()的两倍。如果20%是有效的,这意味着异常在80%的时间内被抛出和捕获,则regex的速度大约是parseInt()的20倍。

我对结果感到惊讶,因为regex方法处理了两次有效字符串:一次用于匹配,另一次用于parseInt()。但是抛出和捕获异常完全弥补了这一点。这种情况在现实世界中不太可能经常发生,但如果发生了,您绝对不应该使用异常捕获技术。但如果您只是验证用户输入或类似的东西,务必使用parseInt()方法。

供你参考,我扩展了Mecki做的实验:

method1 took 1733 ms, result was 2
method2 took 1248 ms, result was 2
method3 took 83997 ms, result was 2
method4 took 1692 ms, result was 2
method5 took 60946 ms, result was 2
method6 took 25746 ms, result was 2

前3个和Mecki的一样(我的笔记本电脑明显慢一些)。

method4和method3是一样的,除了它创建了一个新的Integer(1)而不是抛出一个新的Exception()。

method5类似于method3,除了它创建了新的Exception()而不抛出它。

Method6和method3很像,只是它会抛出一个预先创建的异常(一个实例变量),而不是创建一个新异常。

在Java中,抛出异常的大部分开销是收集堆栈跟踪所花费的时间,这发生在创建异常对象时。抛出异常的实际成本虽然很大,但比创建异常的成本要小得多。

我用JVM 1.5做了一些性能测试,使用异常至少慢了两倍。平均:一个非常小的方法的执行时间超过3倍(3倍)。一个必须捕获异常的小循环的自时间增加了2倍。

我在产品代码和微基准测试中也看到过类似的数字。

异常绝对不应该用于任何频繁调用的东西。每秒抛出数千个异常将导致巨大的瓶颈。

例如,使用“Integer.ParseInt(…)”在一个非常大的文本文件中找到所有错误的值——非常糟糕的想法。(我曾在产品代码上看到过这种实用方法的性能下降)

使用异常在用户GUI表单上报告错误的值,从性能的角度来看可能并不是那么糟糕。

无论这是否是一个好的设计实践,我都会遵循这样的规则:如果错误是正常的/预期的,那么就使用返回值。如果不正常,请使用异常。例如:读取用户输入,错误值是正常的—使用错误代码。将值传递给内部实用程序函数时,应该通过调用代码来过滤坏值——使用异常。

即使抛出异常并不慢,对于正常的程序流抛出异常仍然是一个坏主意。使用这种方式,它是类似于GOTO…

我想这并没有真正回答问题。我想抛出异常的“传统”智慧在早期的java版本(< 1.4)中是正确的。创建异常需要虚拟机创建整个堆栈跟踪。从那时起,在VM中发生了很多变化,以加快速度,这可能是已经改进的一个领域。