面试题：Kotlin 和 Node.js 混合项目中的异常处理与系统容错

Question

在一个同时使用 Kotlin 和 Node.js 开发的大型后端项目中，由于两种语言的运行环境和异常处理机制存在差异，如何设计一套统一且高效的异常处理和系统容错方案，确保整个系统的稳定性和可靠性？请详细说明该方案的架构设计，包括在 Kotlin 和 Node.js 代码中如何捕获、处理和传递异常，以及如何实现系统在遇到故障时的快速恢复和降级策略。并且要考虑如何与日志系统集成，方便故障排查和定位。

Answer 1

一、架构设计总体思路

1. 定义统一异常类型：在 Kotlin 和 Node.js 项目中分别定义一套相同语义的异常类型，便于统一处理。例如，定义业务异常、系统异常等通用类型。
2. 中间层抽象：在两种语言交互的边界（如 API 网关或消息队列）处，构建一个抽象层，负责异常格式的转换和统一处理逻辑的入口。

二、Kotlin 中异常处理

1. 捕获异常：

   try {
       // 业务逻辑代码
   } catch (e: BusinessException) {
       // 业务异常处理，记录日志等
       logger.error("Business exception occurred", e)
   } catch (e: SystemException) {
       // 系统异常处理，通知监控等
       logger.error("System exception occurred", e)
       notifyMonitoringSystem(e)
   } catch (e: Exception) {
       // 通用异常捕获，记录详细日志
       logger.error("Unexpected exception occurred", e)
   }
   

2. 处理异常：
   • 对于业务异常，根据业务需求返回特定的错误码和提示信息给客户端。
   • 对于系统异常，除了记录日志外，可能需要进行系统状态检查和修复措施，如重启相关服务组件。
3. 传递异常：
   • 在函数调用链中，如果无法处理异常，直接抛出，让上层调用者处理。
   • 在跨语言交互时，将 Kotlin 异常转换为中间层可识别的格式（如 JSON 格式）传递。例如：

   fun handleRequest(): String {
       try {
           // 业务处理
       } catch (e: Exception) {
           val errorJson = mapOf(
               "type" to e::class.simpleName,
               "message" to e.message,
               "stackTrace" to e.stackTraceToString()
           )
           return errorJson.toString()
       }
   }
   

三、Node.js 中异常处理

1. 捕获异常：

   try {
       // 业务逻辑代码
   } catch (e) {
       if (e instanceof BusinessException) {
           // 业务异常处理，记录日志等
           console.error('Business exception occurred', e);
       } else if (e instanceof SystemException) {
           // 系统异常处理，通知监控等
           console.error('System exception occurred', e);
           notifyMonitoringSystem(e);
       } else {
           // 通用异常捕获，记录详细日志
           console.error('Unexpected exception occurred', e);
       }
   }
   

2. 处理异常：
   • 与 Kotlin 类似，业务异常返回特定错误信息给客户端。
   • 系统异常进行必要的恢复操作，如重新连接数据库等。
3. 传递异常：
   • 在函数内部无法处理时，通过 throw 抛出。
   • 从 Kotlin 接收到异常 JSON 格式数据后，转换为 Node.js 本地异常类型进行后续处理。例如：

   function handleKotlinError(errorJson) {
       const { type, message, stackTrace } = JSON.parse(errorJson);
       let error;
       if (type === 'BusinessException') {
           error = new BusinessException(message);
       } else if (type === 'SystemException') {
           error = new SystemException(message);
       } else {
           error = new Error(message);
       }
       error.stack = stackTrace;
       throw error;
   }
   

四、故障快速恢复和降级策略

1. 快速恢复：
   • 对于依赖的外部服务（如数据库、缓存），使用连接池和重试机制。在 Kotlin 中可以使用 ExponentialBackoff 等库实现重试，Node.js 也有类似的 async-retry 库。
   • 监控系统组件的状态，一旦发现故障，立即启动备用组件或进行自动重启。
2. 降级策略：
   • 识别系统中的非核心功能，在系统压力大或出现故障时，暂时关闭这些功能。例如，关闭一些统计报表生成功能。
   • 提供默认值或兜底数据，如在缓存失效时，从数据库读取数据并设置默认缓存时间，避免高频率数据库查询。

五、与日志系统集成

1. Kotlin：
   • 使用成熟的日志框架，如 Logback 或 SLF4J。配置日志级别、输出格式和存储位置。
   • 在异常捕获处，记录详细的异常信息，包括异常类型、消息、堆栈跟踪等。例如：

   logger.error("Exception in method X", e)
   

2. Node.js：
   • 可以使用 winston 或 pino 等日志框架。同样配置好日志级别和输出。
   • 在异常处理中记录日志，如：

   logger.error({ err: e }, 'Exception in function Y');
   

3. 统一日志分析：将两种语言产生的日志统一收集到日志管理平台（如 ELK Stack 或 Graylog），通过日志的时间戳、服务名称等元数据进行关联分析，方便故障排查和定位。