面试题：复杂业务场景下Java异常处理策略的优化

Question

假设你正在开发一个涉及多个微服务交互的复杂业务系统，在调用不同微服务接口时可能会出现各种异常。请详细描述你会如何设计异常处理机制，以保证系统的健壮性、可维护性和性能，同时要考虑异常的跨服务传递、统一日志记录以及对业务流程的影响等方面。

Answer 1

异常分类

1. 业务异常：针对特定业务规则不满足的情况，例如用户输入不符合要求、业务流程出现冲突等。这类异常应具有明确的业务含义和错误码，方便下游服务或客户端理解。
2. 系统异常：由于系统层面问题导致的异常，如网络故障、数据库连接失败、资源不足等。这类异常通常由底层框架或运行时环境抛出。

异常处理设计

1. 微服务内部异常处理
   • 业务异常：在业务逻辑层捕获并封装为统一的业务异常对象，包含错误码、错误信息以及可能的上下文数据。例如，在用户注册微服务中，如果用户名已存在，抛出带有特定错误码和提示信息的业务异常。
   • 系统异常：在全局异常处理器中捕获，将其转换为统一的系统异常格式，同样包含错误码和相关信息。同时，记录详细的异常堆栈信息用于故障排查。例如，若数据库查询时出现连接超时，捕获并转换为系统异常。
2. 异常跨服务传递
   • 使用统一的异常格式：定义一个通用的异常数据结构，在所有微服务间传递。这个结构至少包含错误码、错误信息、异常类型（业务异常或系统异常）。例如，可以使用 JSON 格式来定义这个结构。
   • HTTP 状态码：利用 HTTP 状态码来表示异常的严重程度和类型。例如，400 系列表示客户端错误（如业务异常中用户输入错误），500 系列表示服务器端错误（如系统异常）。在微服务间通过 HTTP 调用时，根据异常类型设置相应的状态码。
3. 统一日志记录
   • 日志框架：选择一个成熟的日志框架，如 Log4j 或 SLF4J，在所有微服务中统一使用。
   • 记录内容：在捕获异常时，记录异常发生的时间、所在微服务名称、异常类型、错误码、错误信息以及完整的堆栈跟踪信息。例如，日志格式可以为：[时间] [微服务名称] [异常类型] [错误码] - [错误信息] [堆栈跟踪]。
   • 日志级别：根据异常的严重程度设置不同的日志级别。业务异常可以设置为 INFO 级别，系统异常设置为 ERROR 级别。
4. 对业务流程的影响
   • 重试机制：对于一些可恢复的系统异常（如短暂的网络故障），可以在微服务内部实现重试机制。例如，设置重试次数和重试间隔，在失败后自动重试一定次数。
   • 熔断机制：当某个微服务频繁出现异常，可能导致整个业务流程不可用。引入熔断机制，当异常达到一定阈值，暂时停止对该微服务的调用，并返回默认值或错误提示给上游服务，防止级联故障。
   • 补偿机制：对于已经执行部分业务流程但因异常中断的情况，设计补偿机制。例如，在一个涉及订单创建和库存扣减的业务流程中，如果库存扣减成功但订单创建失败，需要有补偿操作将库存回滚。

异常处理的监控与报警

1. 监控系统：使用监控工具（如 Prometheus + Grafana）来收集和分析异常相关指标，如异常发生率、不同类型异常的分布等。
2. 报警机制：设定阈值，当异常指标超过阈值时，通过邮件、短信或即时通讯工具发送报警信息，通知相关开发人员及时处理。