设计一个安全的异常处理框架组件

题目

设计一个安全的异常处理框架组件

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐⭐

考点

自定义异常设计,异常传递与封装,资源清理（try-with-resources）,异常日志记录,性能考量

快速回答

设计安全异常处理框架的核心要点：

• 创建分层自定义异常体系（业务异常/系统异常）
• 使用异常包装模式保留原始堆栈
• 结合try-with-resources确保资源释放
• 实现上下文感知的日志记录（含线程/请求ID）
• 通过异常过滤避免敏感信息泄露
• 使用性能友好的异常创建模式

1. 核心设计原理

安全的异常处理框架需要解决：

• 异常分类：区分业务异常（可恢复）和系统异常（需干预）
• 上下文保留：通过cause chain保留原始异常堆栈
• 资源安全：确保文件/网络连接等资源在任何异常场景下都能释放
• 信息控制：避免敏感数据（如SQL、密钥）泄露到日志或前端

2. 代码实现示例

// 1. 自定义异常体系
public abstract class AppException extends Exception {
    private final ErrorCode code;

    public AppException(ErrorCode code, String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
        this.code = code;
    }
}

// 业务异常（可恢复）
public class BusinessException extends AppException { /*...*/ }

// 系统异常（严重错误）
public class SystemException extends AppException { /*...*/ }

// 2. 异常处理组件
public class ExceptionHandler {
    private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger("SECURE_EXCEPTION");

    public void handle(Runnable task) {
        try (ResourceContext ctx = new ResourceContext()) {
            task.run();
        } catch (BusinessException e) {
            logWarn(e);
            throw new UserFriendlyError(e.getCode(), e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            logError(filterSensitiveData(e));
            throw new SystemException("SYSTEM_FAILURE", "服务不可用", e);
        }
    }

    private void logError(Exception e) {
        // 附加请求上下文信息
        MDC.put("requestId", RequestContext.getId());
        LOG.error("ErrorCode: {} - {}", 
            ((AppException)e).getCode(), 
            e.getMessage(), 
            e);
    }

    private Exception filterSensitiveData(Exception raw) {
        // 过滤异常中的敏感信息（如SQL参数）
        return new SanitizedException(raw);
    }
}

// 3. 资源安全示例
class ResourceContext implements AutoCloseable {
    private Connection dbConnection;

    public ResourceContext() {
        this.dbConnection = Database.openConnection();
    }

    @Override
    public void close() {
        // 确保任何情况下都关闭连接
        try {
            if (dbConnection != null && !dbConnection.isClosed()) {
                dbConnection.close();
            }
        } catch (SQLException e) {
            // 记录但不再抛出，避免掩盖原始异常
            LOG.warn("Resource close failed", e);
        }
    }
}

3. 最佳实践

• 异常创建优化：在频繁调用的代码中，避免在正常流程创建异常对象（影响性能）
• 日志规范：
  • 业务异常记录WARN级别
  • 系统异常记录ERROR级别
  • 始终包含唯一请求ID便于追踪
• 包装原则：跨层调用时（如DAO→Service），将底层异常（如SQLException）包装为业务异常

4. 常见错误

• ❌ 直接暴露底层异常细节（如SQLException给前端）
• ❌ 在finally块中抛出异常导致原始异常丢失
• ❌ 过度使用printStackTrace()造成日志污染
• ❌ 忽略InterruptedException导致线程中断状态丢失

5. 高级扩展

• 性能优化：
  • 对于高频调用方法，预先创建静态异常对象（需谨慎使用）
  • 使用异常创建开关（仅在调试模式填充堆栈）
• 异步场景：通过CompletableFuture.exceptionally()处理异步任务异常
• 框架集成：在Spring中通过@ControllerAdvice实现全局异常处理
• 监控对接：将异常事件接入APM系统（如SkyWalking）实现实时告警