解释 `Node.js` 错误处理中的 `Uncaught Exceptions` 和 `Unhandled Promise Rejections`，以及最佳实践。

Node.js 错误处理：抓住那些脱缰的野马

各位同学，晚上好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊 Node.js 错误处理中的两大“明星”：Uncaught Exceptions 和 Unhandled Promise Rejections。 想象一下，你的代码就像一群野马，正常情况下它们会按照你的指示奔跑。但是，总有那么几匹不听话的，突然脱缰，四处乱窜，甚至把你整个系统都给掀翻了。Uncaught Exceptions 和 Unhandled Promise Rejections 就是这些脱缰的野马。

一、Uncaught Exceptions：未捕获的异常

1. 什么是 Uncaught Exception？

简单来说，Uncaught Exception 就是那些没有被 try...catch 块或者其他错误处理机制捕获的异常。 它们就像幽灵一样在你的代码里游荡，一旦出现，如果没有人管它们，Node.js 进程就会直接崩溃，给你留下一个冰冷的 error log。

// 示例 1：一个简单的 Uncaught Exception
function doSomething() {
  throw new Error("糟糕！出错了！");
}

doSomething(); // 没有 try...catch，进程直接崩溃

在这个例子中，doSomething 函数抛出了一个错误，但是没有任何代码来捕获它。于是，这个错误就变成了 Uncaught Exception，导致程序崩溃。

2. 为什么 Uncaught Exception 如此危险？

• 程序崩溃： 这是最直接的后果。一旦进程崩溃，所有正在进行的任务都会中断，用户体验瞬间降到冰点。
• 数据丢失： 如果你的程序正在进行一些重要的操作，比如写入数据库，Uncaught Exception 可能会导致数据丢失或损坏。
• 安全问题： 在某些情况下，Uncaught Exception 可能会暴露敏感信息，比如数据库密码或者 API 密钥。

3. 如何处理 Uncaught Exception？

Node.js 提供了 process.on('uncaughtException') 事件，允许你全局捕获 Uncaught Exception。

process.on('uncaughtException', (err) => {
  console.error('发现未捕获的异常：', err);
  // 可以在这里进行一些清理工作，比如记录日志，发送报警等等
  // 注意：不建议在这里尝试恢复程序，因为状态可能已经损坏
  process.exit(1); // 强制退出进程
});

function doSomething() {
  throw new Error("糟糕！出错了！");
}

doSomething(); // 现在，异常会被 uncaughtException 处理程序捕获

注意： 虽然 process.on('uncaughtException') 可以防止程序崩溃，但它并不能解决根本问题。 不建议 在这个处理程序中尝试恢复程序的状态，因为此时程序的内部状态可能已经损坏，继续运行可能会导致更严重的问题。 最好的做法是记录错误信息，发送报警，然后安全地退出进程。

4. 最佳实践：防患于未然

• 尽量使用 try...catch 块： 在可能抛出异常的代码块周围使用 try...catch 块，可以让你更精确地控制错误处理。
• 使用 Promise 和 async/await： Promise 和 async/await 提供了更优雅的错误处理方式，可以避免回调地狱，并更容易捕获异常。
• 代码审查： 定期进行代码审查，可以帮助你发现潜在的错误，并及时修复。
• 单元测试： 编写单元测试可以帮助你验证代码的正确性，并确保错误处理机制能够正常工作。

二、Unhandled Promise Rejections：未处理的 Promise 拒绝

1. 什么是 Unhandled Promise Rejection？

Promise 代表一个异步操作的最终结果。当一个 Promise 被拒绝（rejected）时，表示异步操作失败。 如果 Promise 的拒绝没有被 .catch() 方法或者 try...catch 块捕获，就会变成 Unhandled Promise Rejection。

// 示例 2：一个简单的 Unhandled Promise Rejection
function doSomethingAsync() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      reject(new Error("异步操作失败！"));
    }, 100);
  });
}

doSomethingAsync(); // 没有 .catch()，Promise 拒绝没有被处理

在这个例子中，doSomethingAsync 函数返回一个被拒绝的 Promise，但是没有任何代码来处理这个拒绝。于是，这个拒绝就变成了 Unhandled Promise Rejection。

2. 为什么 Unhandled Promise Rejection 如此危险？

• 潜在的程序崩溃： 虽然 Unhandled Promise Rejection 不会立即导致程序崩溃，但它可能会导致一些难以预料的错误，最终导致程序崩溃。
• 资源泄漏： 如果 Promise 拒绝是因为某些资源无法获取，Unhandled Promise Rejection 可能会导致资源泄漏。
• 难以调试： Unhandled Promise Rejection 可能会导致程序行为异常，但很难找到根本原因。

3. 如何处理 Unhandled Promise Rejection？

Node.js 提供了 process.on('unhandledRejection') 事件，允许你全局捕获 Unhandled Promise Rejection。

process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => {
  console.error('发现未处理的 Promise 拒绝：', reason, 'Promise:', promise);
  // 可以在这里进行一些清理工作，比如记录日志，发送报警等等
  // 注意：不建议在这里尝试恢复程序，因为状态可能已经损坏
});

function doSomethingAsync() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      reject(new Error("异步操作失败！"));
    }, 100);
  });
}

doSomethingAsync(); // 现在，Promise 拒绝会被 unhandledRejection 处理程序捕获

注意： 和 uncaughtException 一样，unhandledRejection 也只是一个兜底方案。 不建议 在这个处理程序中尝试恢复程序的状态，因为此时程序的状态可能已经损坏。 最好的做法是记录错误信息，发送报警，然后让程序优雅地退出。

4. 最佳实践：避免 Unhandled Promise Rejection

• 始终使用 .catch() 方法： 在调用 Promise 的时候，始终使用 .catch() 方法来处理 Promise 的拒绝。
• 使用 async/await 和 try...catch： async/await 语法糖可以让你像写同步代码一样写异步代码，同时也更容易使用 try...catch 块来捕获异常。
• 代码审查： 定期进行代码审查，可以帮助你发现潜在的 Promise 拒绝没有被处理的情况。
• 使用 linter： 一些 linter 工具可以帮助你检查代码中是否存在 Unhandled Promise Rejection 的风险。

三、Uncaught Exceptions 和 Unhandled Promise Rejections 的对比

特性	Uncaught Exception	Unhandled Promise Rejection
触发条件	同步代码中抛出未被 try...catch 块捕获的异常。	Promise 被拒绝，但没有被 .catch() 方法或者 try...catch 块捕获。
立即后果	导致 Node.js 进程崩溃。	不会立即导致 Node.js 进程崩溃，但可能会导致潜在的错误和资源泄漏。
处理方式	使用 process.on('uncaughtException') 事件监听器。	使用 process.on('unhandledRejection') 事件监听器。
最佳实践	尽量使用 try...catch 块，进行代码审查和单元测试。	始终使用 .catch() 方法，使用 async/await 和 try...catch，进行代码审查，使用 linter。
恢复程序状态的可能性	非常不建议，因为程序状态可能已经损坏。	非常不建议，因为程序状态可能已经损坏。
示例代码	javascript process.on('uncaughtException', (err) => { console.error('Uncaught Exception:', err); process.exit(1); }); throw new Error('This will crash the app!'); | javascript process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => { console.error('Unhandled Rejection at:', promise, 'reason:', reason); }); Promise.reject('This will be caught by unhandledRejection');

四、实战演练：一个更复杂的例子

让我们来看一个更复杂的例子，它结合了 Uncaught Exceptions 和 Unhandled Promise Rejections。

const fs = require('fs');

function readFileAsync(filename) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    fs.readFile(filename, 'utf8', (err, data) => {
      if (err) {
        reject(err);
      } else {
        resolve(data);
      }
    });
  });
}

async function processFile(filename) {
  try {
    const data = await readFileAsync(filename);
    const parsedData = JSON.parse(data); // 如果 data 不是 JSON 格式，会抛出异常
    console.log('解析后的数据：', parsedData);
  } catch (err) {
    console.error('处理文件时发生错误：', err);
    // 在这里处理错误，比如记录日志，发送报警等等
  }
}

// 模拟一个可能抛出异常的函数
function dangerousFunction() {
  throw new Error("这是一个危险的函数！");
}

// 启动程序
async function main() {
  try {
    await processFile('data.json');
    dangerousFunction(); // 如果没有 try...catch，会抛出 Uncaught Exception
  } catch (err) {
    console.error('主函数发生错误：', err);
  }
}

main();

// 全局错误处理
process.on('uncaughtException', (err) => {
  console.error('发现未捕获的异常：', err);
  // 记录日志，发送报警
  process.exit(1);
});

process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => {
  console.error('发现未处理的 Promise 拒绝：', reason, 'Promise:', promise);
  // 记录日志，发送报警
});

在这个例子中，processFile 函数会读取一个文件，并尝试将其解析为 JSON 格式。 如果文件不存在，或者文件内容不是 JSON 格式，就会抛出异常。 main 函数会调用 processFile 函数，并调用一个可能抛出异常的 dangerousFunction。

这个例子演示了如何使用 try...catch 块来处理同步和异步代码中的异常，以及如何使用 process.on('uncaughtException') 和 process.on('unhandledRejection') 事件来全局捕获 Uncaught Exceptions 和 Unhandled Promise Rejections。

五、总结

Uncaught Exceptions 和 Unhandled Promise Rejections 是 Node.js 错误处理中需要特别关注的两个问题。 它们可能会导致程序崩溃，数据丢失，甚至安全问题。 为了避免这些问题，我们需要采取以下措施：

• 尽量使用 try...catch 块来捕获异常。
• 始终使用 .catch() 方法来处理 Promise 的拒绝。
• 使用 async/await 和 try...catch 语法糖。
• 定期进行代码审查。
• 使用 linter 工具。
• 使用 process.on('uncaughtException') 和 process.on('unhandledRejection') 事件来全局捕获 Uncaught Exceptions 和 Unhandled Promise Rejections。

记住，预防胜于治疗。与其等到程序崩溃了才去修复，不如在开发过程中就注意错误处理，防患于未然。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家能够牢记这些知识点，写出更健壮、更可靠的 Node.js 代码。 谢谢大家！