Spring Boot全局异常处理器（原理及使用详解）

1 什么是全局异常处理器

2 为什么需要全局异常

3 原理和目标

4 @ControllerAdvice注解

4.1 Advice（通知）

4.2 @ControllerAdvice结合方法型注解@ExceptionHandler,用于捕获Controller中抛出的指定类型的异常，从而达到全局不同类型的异常区别处理的目的。

4.3 结合方法型注解@InitBinder,用于request中自定义参数解析方式进行注册，从而达到自定义指定格式参数的目的

4.4 结合方法型注解@ModelAttribute，表示其注解的方法将会在目标Controller方法执行之前执行

4.5 @ControllerAdvice注解作用原理

4.6 @RestControllerAdvice

5 编码实现全局异常处理器

1 什么是全局异常处理器

　　软件开发springboot项目过程中，不可避免的需要处理各种异常，spring mvc架构中各层会出现大量的try{...} catch{...} finally{...}代码块，不仅有大量的冗余代码，而且还影响代码的可读性。这样就需要定义个全局统一异常处理器，以便业务层再也不必处理异常。

　　Spring在3.2版本增加了一个注解@ControllerAdvice，可以与@ExceptionHandler、@InitBinder、@ModelAtribute等注解配套使用。不过跟异常处理相关的只有注解@ExceptionHandler,从字面上看，就是异常处理器的意思。

2 为什么需要全局异常

不用强制写try-catch，由全局异常处理器统一捕获处理。
自定义异常，只能用全局异常来捕获。不能直接返回给客户端，客户端是看不懂的，需要接入全局异常处理器
JSR303规范的Validator参数校验器，参数校验不通过会抛异常，是无法使用try-catch语句直接捕获，只能使用全局异常处理器。

3 原理和目标

　　简单的说，@ControllerAdvice注解可以把异常处理器应用到所有控制器，而不是单个控制器。借助该注解，我们可以实现：在独立的某个地方，比如单独的一个类，定义一套对各章异常的处理机制，然后在类的签名加上注解@ControllerAdvice，统一对不同阶段的，不同异常进行处理。这就是统一异常处理的原理。

　　对异常按阶段进行分类，大体可以分成：进入Controller前的异常和Service层异常

目标就是消灭95%以上的try catch代码块，并以优雅的Assert（断言）方式来校验业务的异常情况，只关注业务逻辑，而不用花费大量精力写冗余的try catch代码块。

4 @ControllerAdvice注解

　　@ControllerAdvice注解是Spring3.2中新增的注解，学名是Controller增强器，作用是给Controller控制器添加统一的操作或处理，对于@ControllerAdvice，我们比较熟悉的用法是结合@ExceptionHandler用于全局异常的处理，但其作用不止于此。ControllerAdvice拆开来就是Controller Advice，关于Advice，在Spring的AOP中，是用来封装一个切面所有属性的，包括切入点和需要织入的切面逻辑。这里ControllerAdvice也可以这么理解。

4.1 Advice（通知）

　　Spring AOP通过PointCut来指定在哪些类的哪写方法上织入横切逻辑，通过Advice来指定在切点上具体做什么事情。如方法前做什么，方法后做什么，抛出异常做什么。再来看一下图

　主要可分为5类增强：

- MethodBeforeAdvice：目标方法实施前增强
- AfterReturningAdvice：目标方法实施后增强
- ThrowsAdvice：异常抛出增强
- IntroductionAdvice：引介增强，为目标类添加新的属性和方法。可以构建组合对象来实现多继承
- MethodInterceptor：方法拦截器，环绕增强，在方法的前后实施操作

　　前置增强：主要匹配到的切点运行之前执行，在XML配置中使用<aop:before>，相应的接口为MethodBeforeAdvice。当一个Bean对象实现了MethodBeforeAdvice，在XML配置文件中指定这个bean为advice，Spring会自动在切点方法执行前执行MethodBeforeAdvice的接口。

<bean id="helloworld" class="me.aihe.exam.controller.HelloWorld" />
    
    <!-- timelog实现了MethodBeforeAdvice接口 -->
    <bean id="timeLog" class="me.aihe.exam.controller.TimeLoggingAop" />
    <aop:config>
        <aop:pointcut id="hello" expression="execution(public * * (..))"></aop:pointcut>
        
        <!-- advisor的作用为将Pointcut和Advice组装起来 -->
        <aop:advisor
                id="timelogAdvisor"
                advice-ref="timeLog"
                pointcut-ref="hello"
        />
    </aop:config>

　在调用相应的切点方法之前，前置增强都会生效。

　　后置增强：弄明白了前置增强，后置增强也是同一个道理，不过后置增强是在切点运行后执行。接口为AfterReturningAdvice，在切点方法运行之后，后置增强会生效。

　　异常抛出增强：当切点方法抛出异常时，异常抛出增强才会被执行。其接口为ThrowAdvice，接口没有指定方法，实现这个接口的对象是通过反射来调用其增强方法的。

　　增强案例：根据前面的前置，后置，异常抛出增强，看一个完整的案例：　

// TimeLoggingAop实现了前置增强，后置增强，异常环绕增强
public class TimeLoggingAop implements MethodBeforeAdvice,AfterReturningAdvice,ThrowsAdvice {
    private long startTime = 0;

    @Override
    public void before(Method method, Object[] objects, Object o) throws Throwable {
        startTime = System.nanoTime();
    }


    @Override
    public void afterReturning(Object returnValue, Method method, Object[] objects, Object target) throws Throwable {
        long spentTime = System.nanoTime() - startTime;
        String clazzName = target.getClass().getCanonicalName();
        String methodName = method.getName();
        System.out.println("执行" + clazzName + "#" + methodName + "消耗" + new BigDecimal(spentTime).divide(new BigDecimal(1000000)) + "毫秒");
    }

    public void afterThrowing(Method method, Object[] args, Object target, Exception ex){
        System.out.println("执行" + method.getName() + "出现异常，" + "异常消息为：" + ex.getMessage());
    }
}
// 普通的HelloWorld对象
public class HelloWorld {
    
    public void sayHello(){
        System.out.println("hello");
    }

    public void sayHelloWithException(){
        System.out.println("hello");
        throw new RuntimeException("Hello World运行时出了一点问题");
    }
}

  public static void main(String[] args) {
        //普通对象
        HelloWorld helloWorld = new HelloWorld();
        //增强对象
        BeforeAdvice beforeAdvice = new TimeLoggingAop();
        //组装普通对象和增强对象
        ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
        proxyFactory.setTarget(helloWorld);
        proxyFactory.addAdvice(beforeAdvice);

        //获取组装后的代理对象
        HelloWorld proxyHelloWorld = (HelloWorld) proxyFactory.getProxy();
        //运行
        proxyHelloWorld.sayHello();
        proxyHelloWorld.sayHelloWithException();
    }

//运行结果
hello
执行me.aihe.exam.controller.HelloWorld#sayHello消耗29.392268毫秒

hello
执行sayHelloWithException出现异常，异常消息为：Hello World运行时出了一点问题

在原本方法之上增加一些额外的东西，原本的功能增强了，所以叫增强，这是中文翻译过来的增强。英文名为Advice，建议，在方法周围建议方法做什么事情，然后真的做了。。。　

4.2 @ControllerAdvice结合方法型注解@ExceptionHandler,用于捕获Controller中抛出的指定类型的异常，从而达到全局不同类型的异常区别处理的目的。

　　@ExceptionHandler这个注解表示Controller中任何一个方法发生异常，则会被注解了@ExceptionHandler的方法拦截到。对应的异常类执行对应的方法，如果都没有匹配到异常类，则采用近亲匹配的方法

package com.liurq.config.shiro.handle;

import org.apache.shiro.authz.UnauthorizedException;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
import org.springframework.web.context.request.NativeWebRequest;

@ControllerAdvice
public class UnauthorizedExceptionHandle {

    /**
     * 可以获取请求的request对象，按需进行操作
     * 可以获取抛出的异常对象，按需进行操作
     * 可对请求进行重定向，将请求重定向到某个页面或控制器
     * 需要返回json串儿的话，在方法上添加@ResponseBody注解即可
     * @param request
     * @param e
     * @return
     */
//    @ResponseBody
    @ExceptionHandler({UnauthorizedException.class})
    public String unauthorizedException(NativeWebRequest request, UnauthorizedException e){
        System.out.println(request.getParameter("param1"));
        e.printStackTrace();
        return "redirect:/403";
    }
}

4.3 结合方法型注解@InitBinder,用于request中自定义参数解析方式进行注册，从而达到自定义指定格式参数的目的

　　用于请求中注册自定义参数的解析，从而达到自定义请求参数格式的目的。

由@InitBinder表示的方法，可以对WebDataBinder对象进行初始化。WebDataBinder是DataBinder的子类，用于完成由表单到JavaBean属性的绑定。
在使用SpringMVC的时候，经常会遇到表单中的日期字符串和JavaBean的Date类型，而SpringMVC默认不支持这个格式的转换，所以需要手动配置，自定义数据的绑定才能解决这个问题。在需要日期转换的Controller中使用SpringMVC的注解@Initbinder和Spring自带的WebDateBinder类来操作。WebDataBinder是用来绑定请求参数到指定的属性编辑器。由于前端传到controller里的值是String类型的，当往Model里Set这个值的时候，如果set的这个属性是个对象，Spring就会去找对应的editor进行转换，然后再set进去。
标注在controller上的@InitBinder只对当前Controller生效，要想全局生效，可以使用@ControllerAdivce。通过@ControllerAdvice可以将对于控制器的全局配置放置在同一个位置。

@ControllerAdvice
public class MyControllerAdvice {

    /**
     * 转换前端传入的日期变量参数为指定格式。
     *
     * @param binder 数据绑定参数。
     */
    @InitBinder
    public void initBinder(WebDataBinder binder) {
        binder.registerCustomEditor(Date.class,
                new CustomDateEditor(new SimpleDateFormat(MyDateUtil.COMMON_SHORT_DATETIME_FORMAT), false));
    }
}

4.4 结合方法型注解@ModelAttribute，表示其注解的方法将会在目标Controller方法执行之前执行

　　搭配@ModelAttribute注解可以做全局数据绑定，在到达控制器前，将属性放入modelMap中，可以通过name属性指定数据在数据在map中的key，如果不指定的话，有相同返回类型会产生覆盖，建议每个都通过name参数指定key。

4.5 @ControllerAdvice注解作用原理

　　我们看看Spring是怎么实现的，首先前端控制器DispatcherServlet对象在创建时会初始化一系列的对象：　

public class DispatcherServlet extends FrameworkServlet{
  //......
  protected void initStrategies(ApplicationContext context){
      initMultipartResolver(context);
      initLocaleResolver(context);
      initThemeResolver(context);
      initHandlerMappings(context);
      initHandlerAdapters(context);
      initHandlerExceptionResolvers(context);
      initRequestToViewNameTranslator(context);
      initViewResolvers(context);
      initFlashMapManager(context);        
  }    
  //......  
}

　对于@ControllerAdvice注解，我们重点关注initHandlerAdapters(context)和initHandlerExceptionResolvers(context)这两个方法。

initHandlerAdapters(context)方法会取得所有实现了HandlerAdapter接口的bean并保存起来，其中就有一个类型为RequestMappingHandlerAdapter的bean，这个bean就是@RequestMapping注解能起作用的关键，这个bean在应用启动过程中会获取所有被@ControllerAdvice注解标注的bean对象做进一步处理：找到所有ModelAttribute标注的方法并缓存起来，找到所有InitBinder标注的方法并缓存起来。经过处理之后，@ModelAttribute和@InitBinder就能起作用了。
DispatcherServlet的initHandlerExceptionResolvers(context)方法，方法会取得所有实现了HandlerExceptionResolver接口的bean并保存起来，七张就有一个类型为ExceptionHandlerExceptionResolver的bean，这个bean在应用启动过程中会获取所有被@ControllerAdvice注解标注的bean对象做进一步处理。

4.6 @RestControllerAdvice

　　点进去看到@RestControllerAdvice是一个组合注解，是@ResponseBody和@ControllerAdvice的组合

　　而函数体中用到了@AliasFor注解，因此可以通过@RestControllerAdvice的属性传递将属性值传给@ControllerAdvice。

　　因此，在使用时可直接将包名传给@RestControllerAdvice来指定Controller范围

　@ResponseBody:

- 注解的作用是将controller的方法返回的对象通过适当的转换器转换为指定的格式之后，写入到response对象的body区（响应体中），通常用来返回JSON数据或者是XML数据，需要注意的是在使用此注解之后不会再走视图处理器，而是直接将数据写入到输入流中，它的效果等同于通过response对象输出指定格式的数据。
- 需要通过@RestponseBody注解将返回的JSON字符串放入响应体中，然后再前台才能拿到json字符串进行解析，如果不加，响应体中就没有放入json字符串，前台自然是拿不到数据的。
- 默认情况下，使用@ResponseBody返回的数据只能是String类型，其它类型返回时会出现异常：java.lang.IllegalArgumentException: No converter found for return value of type。这里提示没有对应的转换器，这里可以添加转换器将数据转换为特定的格式，JSON是数据通信的主要格式，

　　这里做了这样的解释：　　　　

- @responsebody这个注解表示你的返回值将存在responsebody中返回到前端，也就是将return返回值作为请求返回值，return的数据不会解析成返回跳转路径，将java对象转为json格式的数据，前端接收后会显示将数据到页面，如果不加的话返回值将会作为url的一部分，页面会跳转到这个url，也就是跳转到你返回的这个路径。
- @ResponseBody这个注解通常使用在控制层（controller）的方法上，其作用是将方法的返回值以特定的格式写入到response的body区域，进而将数据返回给客户端。当方法上面没有写ResponseBody,底层会将方法的返回值封装为ModelAndView对象。
- @ResponseBody这个注解使用情景：当返回的数据不是html标签的页面，而是其他某种格式的数据时（如json、xml等）使用，常用在ajax异步请求中，可以通过 ajax 的“success”：fucntion(data){} data直接获取到。
- @ResponseBody这个注解一般是作用在方法上的，加上该注解表示该方法的返回结果直接写到Http response Body中，在RequestMapping中 return返回值默认解析为跳转路径，如果你此时想让Controller返回一个字符串或者对象到前台。

5 编码实现全局异常处理器

步骤1：封装异常内容，统一存储在枚举类中

/**
 *  返回应答中的错误信息
 * **/
public enum ErrorCodeEnum {

    NO_ERROR("没有错误"),       DATA_VALIDATED_FAILED("数据验证事白，请核对！"),

    UNHANDLED_EXCEPTION("未处理的异常！");

    ErrorCodeEnum(String errorMessage) { this.errorMessage = errorMessage; }

    private final String errorMessage;

    public String getErrorMessage(){
        return errorMessage;
    }
}

步骤2：封装Controller的异常结果

@Data
public class CallResult{
    private static final CallResult OK = new CallResult();   
    private boolean success = true;
    private String errorMessage = null;
    private JSONObject data;

    public static CallResult create(String errorMessage){      
        return errorMessage == null ? ok() " error(errorMessage);
    }

    public static CallResult ok() { return OK; }

    public static CallResult ok(JSONObject data){       
        CallResult result = new CallResult();
        result.data = data;
        return result;
    }

    public static CallResult error(String errorMessage) {
        CallResult result = new CallResult();
        result.success = false;
        result.errorMessage = errorMessage;
        return result;
    }
    
    public static <T> CallResult error(String errorMessage, T data){
        CallResult result = new CallResult();
        result.success = false;
        result.errorMessge = errorMessage;
        JSONObject jsonObject  new JSONObject();
        jsonObject.put("errorData", data);
        result.data = jsonObject;
        return result;
    }
}

步骤3：加个全局异常处理器，对异常进行处理（为图方便，这里只先捕捉了注解@NotBlank的异常抛出，@NotBlank会抛出一个MethodArgumentNotValidException类型的异常，这里先处理这个异常）

package com.****.demo.common;

import org.springframework.context.support.DefaultMessageSourceResolvable;
import org.springframework.web.bind.MethodArgumentNotValidException;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestControllerAdvice;

import java.util.stream.Collectors;

@RestControllerAdvice("com.****.demo")
public class MyExceptionHandler {

    //@NotBlank抛出异常处理
    @ExceptionHandler(value = MethodArgumentNotValidException.class)
    public CallResult bindExceptionHandle(MethodArgumentNotValidException ex){
        String message = ex.getBindingResult().getAllErrors().stream().map(DefaultMessageSourceResolvable::getDefaultMessage).collect(Collectors.joining());
        return CallResult.error(message);
    }
}

创建实体

public class User implements Serializable {

    @ApiModelProperty(value = "名称")
    @NotBlank(message = "name不能为空(哈哈，自定义哒)")
    private String demoName;

    @ApiModelProperty(value = "年龄")
    @NotNull(message = "age 不能为空")
    private Integer age;

    @ApiModelProperty(value = "id")
    @NotNull(message = "id 不能为空")
    private Integer id;
}

Controller

@RestController    
public class UserController{

    @PostMapping("/setUser")
    @ApiOperation(value = "获取用户信息")
    public CallResult updateUser(@RequestBody @Valid User user) {
        userService.setUser(user);
        return CallResult.ok();
    }
}