面试题：Node.js 错误处理机制在高并发场景下的性能挑战与优化方案

高并发 Node.js 应用错误处理面临的性能挑战

资源消耗：频繁抛出和捕获错误会导致额外的栈操作，消耗 CPU 和内存资源。在高并发场景下，大量错误处理操作可能会使系统资源迅速耗尽。
阻塞事件循环：如果错误处理不当，例如在捕获错误后执行了长时间运行的同步操作，会阻塞 Node.js 的事件循环，导致其他请求无法及时处理，降低应用的并发处理能力。
错误传播与处理延迟：在复杂的异步调用链中，错误可能需要经过多层传递才能被恰当处理，这会导致处理延迟，并且在传递过程中可能会丢失关键信息。

错误处理流程设计

集中式错误处理
- 在 Express 等框架中，可以使用全局错误处理中间件。例如：

const express = require('express');
const app = express();

app.use((err, req, res, next) => {
    console.error(err.stack);
    res.status(500).send('Something went wrong!');
});

- 对于原生 Node.js 应用，可以在顶层使用 `process.on('uncaughtException', callback)` 来捕获未处理的异常，避免应用崩溃。

process.on('uncaughtException', (err) => {
    console.error('Uncaught Exception:', err.message);
    console.error(err.stack);
    // 可以选择优雅关闭应用或者采取其他恢复措施
});

异步操作中的错误处理
- 使用 async/await 时，在 try/catch 块中捕获错误。例如：

async function getData() {
    try {
        const response = await fetch('http://example.com/api/data');
        const data = await response.json();
        return data;
    } catch (error) {
        console.error('Error fetching data:', error);
        throw error;
    }
}

- 对于基于 Promise 的操作，使用 `.catch()` 方法处理错误。例如：

fetch('http://example.com/api/data')
  .then(response => response.json())
  .catch(error => {
        console.error('Error fetching data:', error);
    });

自定义错误类型
- 创建自定义错误类，以便在不同的模块中抛出特定类型的错误，并根据错误类型进行更精准的处理。

class MyCustomError extends Error {
    constructor(message) {
        super(message);
        this.name = 'MyCustomError';
    }
}

- 在需要的地方抛出自定义错误：

function validateUserInput(input) {
    if (!input) {
        throw new MyCustomError('User input is required');
    }
}

优化策略

减少不必要的错误抛出
- 在可能出现错误的操作前进行前置条件检查，避免不必要的错误抛出。例如在读取文件前检查文件是否存在。

const fs = require('fs');
const path = require('path');

const filePath = path.join(__dirname, 'example.txt');
if (fs.existsSync(filePath)) {
    fs.readFile(filePath, 'utf8', (err, data) => {
        if (err) {
            console.error('Error reading file:', err);
        } else {
            console.log(data);
        }
    });
} else {
    console.error('File does not exist');
}

异步错误处理优化
- 使用 Promise.allSettled 替代 Promise.all 来处理多个异步操作，即使部分操作失败，也不会导致整个操作链中断，并且可以收集所有操作的结果（包括错误）。

const promises = [
    Promise.resolve(1),
    Promise.reject(new Error('Error 2')),
    Promise.resolve(3)
];

Promise.allSettled(promises)
  .then(results => {
        results.forEach((result, index) => {
            if (result.status === 'fulfilled') {
                console.log(`Promise ${index} resolved with value:`, result.value);
            } else {
                console.log(`Promise ${index} rejected with reason:`, result.reason);
            }
        });
    });

性能监控与日志优化
- 使用 console.error 记录错误日志，避免在生产环境中使用 console.log 输出大量错误信息，因为 console.log 可能会有性能开销。
- 可以集成性能监控工具如 New Relic、Datadog 等，实时监控错误发生的频率、位置以及对系统性能的影响，以便及时发现和解决问题。

通过以上设计的错误处理流程和优化策略，可以确保 Node.js 应用在高负载下保持良好的性能和稳定性。

星途面试题库

面试题：Node.js 错误处理机制在高并发场景下的性能挑战与优化方案

知识考点

面试题答案

高并发 Node.js 应用错误处理面临的性能挑战

错误处理流程设计

优化策略