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JAVA轻量级错误码设计最佳实践

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概述

目前公司团队项目中返回异常都没有错误码，如果遇到错误提示只会返回一个错误信息。随着微服务组件越来越多，这样给不同团队之间沟通交流、排查错误带来了极大的困难。于是在网上搜索了一番以后，决心要重新设计下错误码机制。

设计目标

先谈公司现状，我们目前就是通过抛出Java异常，将异常信息Message返回给其他服务或者前端，这样有什么问题？

  1. 不好交流沟通，本来只要通过一个明确的错误码就能沟通清楚，用异常信息会带来模糊性。
  2. 只有异常消息，很难定位具体是哪个服务的原因，具体原因是什么，因为异常消息比较灵活，可能是不同服务、同服务不同模块都有相似的。

因此，我们需要设计一套错误码机制，那一个优秀的错误码设计应该达到什么目标或者有什么原则呢？

我们可以参考下阿里巴巴《Java 开发手册》- 异常日志-错误码的内容。

错误码的制定原则：快速溯源、简单易记、沟通标准化。

说明：错误码想得过于完美和复杂，就像康熙字典中的生僻字一样，用词似乎精准，但是字典不容易随身携带并且简单易懂。

正例：错误码回答的问题是谁的错？错在哪？

1）错误码必须能够快速知晓错误来源，可快速判断是谁的问题。

2）错误码易于记忆和比对（代码中容易 equals）。

3）错误码能够脱离文档和系统平台达到线下轻量化地自由沟通的目的。

错误码设计

错误码设计，主要考虑下面几个点：

  1. 错误码的格式该是什么样？
  2. 错误码在java中该如何表示，枚举，常量？
  3. 错误码怎么保证唯一性，开发可能不知道已经被占用了，该如何避免？
  4. 错误码该如何返回?

错误码格式

错误码格式一方面要求精简，同时也要体现出它的服务组件和模块信息。

错误码的数据类型可以是字符串，比如”SDM_USER_001″, 也可以用数值表示10203等，他们可以利弊，用字符串可能比较直观，用数字比较精简,但是使用纯数字来进行错误码编排不利于感性记忆和分类。

我们本例采用了6位数字的方式演示，前面两位是项目编码，中间两位是模块编码，最后3位是错编码：

JAVA轻量级错误码设计最佳实践

错误码在项目中表示

错误码在项目中该如何呈现呢？

  1. 错误码统一通过枚举类表现，可以轻松的表示枚举的代码和对应的含义，易于维护。
  2. 按照项目+模块粒度定义成多个错误码枚举类，也就是一个模块一个错误码的枚举类。
  3. 定义出公共的错误码的接口，让各个服务组件、模块实现，统一错误码的参数。
  4. 分离出项目模块编码，增加模块编码枚举的复用性。

模块接口代码如下：

public interface ProjectModule {

    /**
     * 项目编码
     */
    int getProjectCode();

    /**
     * 模块编码
     */
    int getModuleCode();

    /**
     * 项目名称
     */
    String getProjectName();

    /**
     * 模块名称
     */
    String getModuleName();
}

具体的模块：

@Getter
@AllArgsConstructor
public enum UserProjectCodes implements ProjectModule {
    /**
     * 登录模块
     */
    LOGIN(1, 1, "用户中心", "登录模块"),
    /**
     * 用户管理模块
     */
    USER(1, 2, "用户中心", "用户模块");

    private int projectCode;
    private int moduleCode;
    private String projectName;
    private String moduleName;

}

错误码接口代码如下：

public interface ErrorCode {

    /**
     * 最细粒度code,不包含project、module信息
     */
    int getNodeNum();

    /**
     * 异常信息 英文
     */
    String getMsg();

    /**
     * 拼接project、module、node后的完整的错误码
     */
    default int getCode() {
        return ErrorManager.genCode(this);
    }

    default ProjectModule projectModule(){
        return ErrorManager.projectModule(this);
    }
}

具体错误码枚举：

@Getter
public enum UserErrorCodes implements ErrorCode {
    /**
     * 用户不存在
     */
    USER_NOT_EXIST(0, "用户名不存在"),
    /**
     * 密码错误
     */
    PASSWORD_ERROR(1, "密码错误");

    private final int nodeNum;
    private final String msg;
    
    UserErrorCodes(int nodeNum, String msg) {
        this.nodeNum = nodeNum;
        this.msg = msg;
        // 注册错误码，也就是绑定这个错误码属于哪个模块的
        ErrorManager.register(UserProjectCodes.USER, this);
    }
}

错误码防重校验

错误码要求全局唯一，不能存在重复冲突，那么怎么通过程序来做一个校验。

我们在上面定义错误码枚举的构造函数中，有了一个注册错误码的操作，我们其实可以在这里做重复校验的逻辑。

  ErrorManager.register(UserProjectCodes.USER, this);
public static void register(ProjectModule projectModule, ErrorCode errorCode) {
        Preconditions.checkNotNull(projectModule);
        Preconditions.checkArgument(projectModule.getProjectCode() >= 0);
        Preconditions.checkArgument(projectModule.getModuleCode() >= 0);
        Preconditions.checkArgument(errorCode.getNodeNum() >= 0);
        int code = genCode(projectModule, errorCode);
        // 如果存在重复，抛出异常
        Preconditions.checkArgument(!GLOBAL_ERROR_CODE_MAP.containsKey(code), "错误码重复:" + code);
        GLOBAL_ERROR_CODE_MAP.put(code, errorCode);
        ERROR_PROJECT_MODULE_MAP.put(errorCode, projectModule);
    }

这样就会抛出异常，提前知道存在重复的错误码。

返回错误码信息

接口调用后，该如何返回错误码信息呢？ 一般我们的项目中都会定义统一的返回对象，该对象一般会有code, msg信息，如下:

public class Result<T> extends ErrorInfo {

	private int code;

    private String msg;

    private T data;

    .....
    
}
  1. 可以直接通过调用Result方法返回
JAVA轻量级错误码设计最佳实践
  1. 通过统一异常处理返回，下面详细讲解

错误码和异常

错误码和异常往往是分不开的，可以通过设计良好的异常体系，将错误码优雅的返回给调用方:

  1. 自定义异常， 自定义异常中包含了错误信息的属性字段
  2. 如果程序逻辑中出错，可以设置对应的错误码信息，抛出自定义异常
  3. 统一拦截自定义异常，后去其中的异常信息，返回给请求方

异常体系：

抽象出异常的统一接口：

public interface IErrorCodeException {
    /**
     * 错误信息，获取异常的错误信息
     */
    ErrorInfo getErrorInfo();

    /**
     * 模块信息，获取异常属于哪个模块的
     */
    ProjectModule projectModule();
}
public class ErrorInfo {
    static final Map<Integer, ErrorInfo> NO_PARAM_CODES_MAP = new ConcurrentHashMap<>();
    static final Map<String, ErrorInfo> ERROR_MSG_CODES_MAP = new ConcurrentHashMap<>();
    /**
     * 错误码
     */
    @Getter
    private final int code;
    /**
     * 返回错误信息 英文
     */
    @Getter
    private final String msg;
    
    .......
}

自定义运行时异常抽象基类：

@Getter
public abstract class BaseRuntimeException extends RuntimeException implements IErrorCodeException{

    final ErrorInfo errorInfo;

    protected BaseRuntimeException(String message) {
        super(message);
        this.errorInfo = ErrorInfo.parse(message);
    }

    protected BaseRuntimeException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
        this.errorInfo = ErrorInfo.parse(message);
    }

    protected BaseRuntimeException(Throwable cause) {
        super(cause);
        this.errorInfo = ErrorInfo.parse(cause.getMessage());
    }

    protected BaseRuntimeException(ErrorInfo errorInfo) {
        super(errorInfo.toString());
        this.errorInfo = errorInfo;
    }

    protected BaseRuntimeException(ErrorCode errorCode) {
        this(ErrorInfo.parse(errorCode));
        ProjectModule.check(projectModule(), errorCode.projectModule());
    }

    protected BaseRuntimeException(ErrorCode errorCode, Object... args) {
        this(ErrorInfo.parse(errorCode, args));
        ProjectModule.check(projectModule(), errorCode.projectModule());
    }

    @Override
    public ErrorInfo getErrorInfo() {
        return errorInfo;
    }
}

具体的模块异常：

public class UserException extends BaseRuntimeException {

    protected UserException(String message) {
        super(message);
    }

    protected UserException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
    }

    protected UserException(Throwable cause) {
        super(cause);
    }

    protected UserException(ErrorInfo errorInfo) {
        super(errorInfo);
    }

    protected UserException(ErrorCode errorCode) {
        super(errorCode);
    }

    protected UserException(ErrorCode errorCode, Object... args) {
        super(errorCode, args);
    }

    @Override
    public ProjectModule projectModule() {
        return UserProjectCodes.USER;
    }
}

这里的异常体系中绑定了属于哪个模块，主要是从严谨性的角度出发，因为错误码本身是绑定了模块的，这时候再将错误码设置到异常中，可以做一个校验，是否是属于同一个模块。

统一拦截异常返回

通过Spring提供的异常拦截注解@ControllerAdvice,实现对异常的统一处理。

@ResponseBody
    @ExceptionHandler(value = Throwable.class)
    public ResponseEntity<Result<?>> processException(HttpServletRequest request, Exception e) {
        Pair<Throwable, String> pair = getExceptionMessage(e);
        // 如果是自定义异常
        if (e instanceof IErrorCodeException) {
            if (e.getCause() != null) {
                log.error("error, request: {}", parseParam(request), e.getCause());
            } else {
                log.error("error: {}, request: {}", pair.getRight(), parseParam(request));
            }
            ErrorInfo errorInfo = ((IErrorCodeException) e).getErrorInfo();
            Result<?> apiResult;
            if (errorInfo == null) {
                apiResult = Result.error(SystemErrorCodes.SYSTEM_ERROR.getCode(), pair.getRight());
            } else {
                apiResult = Result.error(errorInfo.getCode(), errorInfo.getMsg());
            }
            return new ResponseEntity<>(apiResult, HttpStatus.OK);
        }
        log.error("error, request: {}", parseParam(request), e);
        // 返回系统异常
        Result<String> errorResult = Result.error(SystemErrorCodes.SYSTEM_ERROR.getCode(), pair.getLeft().getClass().getSimpleName() + ": " + pair.getRight());
        return new ResponseEntity<>(errorResult, HttpStatus.OK);
    }

系统错误码处理

因为不同模块会存在一些公共的系统异常，针对这种，我们需要内置定义一个系统的错误码：

public enum SystemErrorCodes implements ErrorCode {

    SUCCESS(0, "ok"),
    SYSTEM_ERROR(1, "system error");

    private final int nodeNum;
    private final String msg;

    SystemErrorCodes(int nodeNum, String msg) {
        this.nodeNum = nodeNum;
        this.msg = msg;
        ErrorManager.register(SystemProjectModule.INSTANCE, this);
    }

}

方便查看错误码表

最后这个也很关键，往往我们需要看下系统中全量的错误码，这时候我们可以开放一个接口获取系统中全量错误码，或者将他们展示到前端页面中。

public static List<TreeNode> getAllErrorCodes() {
        return ERROR_PROJECT_MODULE_MAP.entrySet().stream()
                .sorted((it1, it2) -> ERROR_CODE_COMPARATOR.compare(it1.getKey(), it2.getKey()))
                .collect(Collectors.groupingBy(Map.Entry::getValue,
                        Collectors.mapping(Map.Entry::getKey, Collectors.toList())))
                .entrySet()
                .stream()
                .sorted((it1, it2) -> PROJECT_MODULE_COMPARATOR.compare(it1.getKey(), it2.getKey()))
                .collect(Collectors.groupingBy(
                                e -> new TreeNode(e.getKey().getProjectCode(), e.getKey().getProjectName()),
                                Collectors.groupingBy(
                                        it -> new TreeNode(it.getKey().getModuleCode(), it.getKey().getModuleName()),
                                        Collectors.mapping(Map.Entry::getValue, Collectors.toList())
                                )
                        )
                )
                .entrySet()
                .stream()
                .map(e -> {
                    TreeNode top = e.getKey();
                    List<TreeNode> middleNode = e.getValue()
                            .entrySet()
                            .stream()
                            .map(e1 -> {
                                TreeNode key = e1.getKey();
                                List<TreeNode> leftNode = e1.getValue().stream()
                                        .flatMap(Collection::stream)
                                        .map(errorCode -> new TreeNode(errorCode.getCode(), errorCode.getMsg()))
                                        .collect(Collectors.toList());
                                key.setNodes(leftNode);
                                return key;
                            })
                            .collect(Collectors.toList());
                    top.setNodes(middleNode);
                    return top;
                })
                .collect(Collectors.toList());
    }
JAVA轻量级错误码设计最佳实践

更多的想法和注意事项

在参考了阿里巴巴关于错误码和异常的规范后，梳理出了有效的几条，得出了更多的想法，大家可以根据自己的实际项目去做抉择：

  1. 错误码分类的另外一种格式规范， 也很合理，这样调用方基本知道是自己的问题还是谁的问题了。

JAVA轻量级错误码设计最佳实践2. 很多大型公司，会有统一开发平台，上面可以维护错误码，这样所以服务组件可以快捷查询、新建错误码，也不会重现重复的情况，当然，这一般都是中大型公司会有。

JAVA轻量级错误码设计最佳实践
  1. 其实如果单纯是服务内部的前后端交互，可以直接通过异常抛出，更加简单。
JAVA轻量级错误码设计最佳实践

总结

本文主要讲解了错误码设计的方案，希望对大家有帮助，如果有更好的方案设计，也可以留言，一起成长提高。


原文始发于微信公众号（JAVA旭阳）：JAVA轻量级错误码设计最佳实践

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