Node.js 中如何处理 Uncaught Exception (未捕获异常) 和 Unhandled Promise Rejection (未处理的 Promise 拒绝)？ - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位好，欢迎来到今天的“Node.js 异常处理生存指南”讲座。我是你们今天的导游，带大家探索 Node.js 异常处理的奇妙世界，保证让大家满载而归，再也不怕那些神秘莫测的 Uncaught Exception 和 Unhandled Promise Rejection。

准备好了吗？让我们开始吧！

第一站：认识你的敌人 – Uncaught Exception 和 Unhandled Promise Rejection

首先，我们要搞清楚这两个家伙到底是什么来头。想象一下，你写了一段代码，结果它突然崩溃了，控制台里冒出一堆红字，告诉你出现了 "Uncaught Exception" 或者 "Unhandled Promise Rejection"。别慌，这并不是世界末日，只是你的代码里出了点小问题，Node.js 正在告诉你。

Uncaught Exception (未捕获异常): 这指的是在你的代码里，抛出了一个异常，但是没有任何 try...catch 语句来捕获它。就像一个不受控制的熊孩子，到处乱跑，最后撞坏了东西。
```
function dangerousFunction() {
  throw new Error("Boom!");
}

dangerousFunction(); // 💥  Uncaught Exception!  程序崩溃！
```
Unhandled Promise Rejection (未处理的 Promise 拒绝): 当一个 Promise 被拒绝 (rejected)，但是没有任何 .catch() 或 try...catch (在 async/await 中) 来处理这个拒绝时，就会出现这种情况。想象一下，你答应给别人一个东西，结果没做到，但是你也没告诉人家为什么。
```
function failingPromise() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      reject(new Error("Promise Rejected!"));
    }, 100);
  });
}

failingPromise(); // 💔  Unhandled Promise Rejection!  默默地失败了。
```

第二站：为什么我们需要处理它们？

你可能会想，"反正程序都崩溃了，关我什么事？" 错！不处理这些异常，可能会导致非常严重的后果：

程序崩溃： 最直接的后果，你的 Node.js 应用会直接退出，用户体验极差。
数据丢失： 如果程序在处理重要数据的时候崩溃，可能会导致数据丢失或损坏。
安全漏洞： 某些异常可能包含敏感信息，如果未处理，可能会被恶意利用。
资源泄漏： 未处理的异常可能导致资源（如数据库连接、文件句柄）无法释放，最终导致系统资源耗尽。
服务中断： 在高流量环境下，程序崩溃会导致服务中断，影响大量用户。

所以，处理 Uncaught Exception 和 Unhandled Promise Rejection 是一项非常重要的任务，就像给你的程序装上安全气囊，防止发生严重事故。

第三站：全局异常处理 – 最后的防线

Node.js 提供了两种全局事件，可以用来捕获 Uncaught Exception 和 Unhandled Promise Rejection：

process.on('uncaughtException', (err, origin) => { ... });
process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => { ... });

它们就像你的最后一道防线，当所有其他的异常处理机制都失效时，它们就会派上用场。

代码示例：

process.on('uncaughtException', (err, origin) => {
  console.error(`Caught exception: ${err}n` + `Exception origin: ${origin}`);
  // 可以选择记录日志，清理资源，发送告警，然后退出程序
  process.exit(1); // 强烈建议退出程序，因为程序状态可能已经损坏
});

process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => {
  console.error('Unhandled Rejection at:', promise, 'reason:', reason);
  // 同样，可以记录日志，发送告警，然后退出程序
  process.exit(1); // 同样强烈建议退出程序
});

// 模拟一个 Uncaught Exception
setTimeout(() => {
  throw new Error('This error was not caught!');
}, 100);

// 模拟一个 Unhandled Promise Rejection
Promise.reject(new Error('This promise was rejected!'));

重要提示：

永远不要尝试恢复： 当 uncaughtException 或 unhandledRejection 事件触发时，你的程序可能已经处于不稳定状态。尝试恢复可能会导致更严重的问题。 最佳实践是记录错误，发送告警，然后优雅地退出程序。
使用 process.exit(1)： 退出程序可以防止程序继续运行，导致更多问题。 1 表示程序因为错误而退出。
监控和告警： 一定要配置监控系统，以便在发生异常时及时收到告警。这样你才能第一时间知道程序出了问题。
不要滥用： 全局异常处理应该作为最后的手段，而不是替代 try...catch 和 .catch()。应该尽可能在代码中处理异常。

第四站：局部异常处理 – 精准打击

除了全局异常处理，我们还应该在代码中使用 try...catch 和 .catch() 来处理可能发生的异常。这就像给你的代码设置陷阱，捕捉那些试图逃脱的异常。

try...catch： 用于同步代码的异常处理。

try {
  // 可能会抛出异常的代码
  const result = JSON.parse(someString);
  console.log('Parsed JSON:', result);
} catch (error) {
  // 捕获异常
  console.error('Error parsing JSON:', error);
  // 处理异常，例如记录日志，给用户友好的提示
}

.catch()： 用于 Promise 的异常处理。

fetch('/api/data')
  .then(response => response.json())
  .then(data => {
    console.log('Data:', data);
  })
  .catch(error => {
    console.error('Error fetching data:', error);
    // 处理异常
  });

async/await 和 try...catch： 在 async/await 函数中，可以使用 try...catch 来处理 Promise 的异常。

async function fetchData() {
  try {
    const response = await fetch('/api/data');
    const data = await response.json();
    console.log('Data:', data);
  } catch (error) {
    console.error('Error fetching data:', error);
    // 处理异常
  }
}

fetchData();

最佳实践：

只捕获你知道如何处理的异常： 不要捕获所有异常，然后什么都不做。这只会掩盖问题。
记录异常信息： 记录异常信息可以帮助你诊断和修复问题。包括错误消息、堆栈跟踪、以及发生异常时的上下文信息。
提供友好的错误提示： 如果异常是由于用户输入错误导致的，应该给用户提供清晰的错误提示。
不要吞噬异常： 如果你无法处理异常，应该重新抛出它，让上层代码来处理。
使用合适的错误类型： 使用内置的 Error 对象，或者自定义错误类型，可以提供更清晰的错误信息。

第五站：使用 Domains (已弃用，不推荐使用)

在 Node.js 早期版本中，Domains 模块提供了一种将多个异步操作组合到一个组中，并在其中一个操作抛出异常时捕获该异常的方法。但是，Domains 模块已经过时，不建议使用。 它存在一些问题，例如可能导致资源泄漏，以及与某些异步操作不兼容。

相反，应该使用 async_hooks 来追踪异步操作的上下文，并使用 try...catch 和 .catch() 来处理异常。

第六站：使用 async_hooks 追踪异步上下文

async_hooks 模块提供了一种追踪异步操作的生命周期的方法。它可以用来追踪 Promise 的创建和解决，以及其他异步操作的开始和结束。虽然它不能直接用来捕获异常，但它可以帮助你更好地理解异步代码的执行流程，从而更容易地诊断和修复异常。

const async_hooks = require('async_hooks');

const hook = async_hooks.createHook({
  init(asyncId, type, triggerAsyncId, resource) {
    console.log('Async operation started', asyncId, type, triggerAsyncId);
  },
  before(asyncId) {
    console.log('Async operation about to start', asyncId);
  },
  after(asyncId) {
    console.log('Async operation completed', asyncId);
  },
  destroy(asyncId) {
    console.log('Async operation destroyed', asyncId);
  },
});

hook.enable();

setTimeout(() => {
  console.log('Hello from timeout');
}, 100);

Promise.resolve().then(() => {
  console.log('Hello from promise');
});

第七站：使用错误处理中间件 (Express.js)

如果你在使用 Express.js，可以使用错误处理中间件来集中处理应用程序中的错误。

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

app.get('/api/data', (req, res, next) => {
  // 模拟一个错误
  throw new Error('Something went wrong!');
});

// 错误处理中间件
app.use((err, req, res, next) => {
  console.error(err.stack);
  res.status(500).send('Something broke!');
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

中间件的工作方式：

当路由处理函数抛出错误时，Express.js 会将错误传递给错误处理中间件。
错误处理中间件接收四个参数：err (错误对象), req (请求对象), res (响应对象), next (下一个中间件函数)。
在错误处理中间件中，你可以记录错误信息，发送告警，或者给用户提供友好的错误提示。
next() 函数用于将错误传递给下一个错误处理中间件。如果没有下一个错误处理中间件，Express.js 会发送一个默认的错误响应。

最佳实践：

将错误处理中间件放在所有其他中间件之后： 这样可以确保所有路由处理函数抛出的错误都会被捕获。
使用多个错误处理中间件： 可以使用多个错误处理中间件来处理不同类型的错误。
根据环境调整错误处理方式： 在开发环境中，可以显示详细的错误信息，以便调试。在生产环境中，应该隐藏敏感信息，并给用户提供友好的错误提示。

第八站：工具和库

Winston/Morgan: 日志记录库，可以用来记录异常信息和其他有用的信息。
Sentry/Bugsnag/Rollbar: 错误跟踪服务，可以用来收集和分析应用程序中的错误。
PM2/Nodemon: 进程管理工具，可以用来自动重启崩溃的应用程序。

第九站：总结与回顾

我们今天学习了很多关于 Node.js 异常处理的知识。让我们来回顾一下：

异常类型	处理方式	最佳实践
Uncaught Exception	`process.on('uncaughtException', (err, origin) => { ... });`	记录错误，发送告警，然后退出程序 (`process.exit(1)`)。不要尝试恢复。
Unhandled Promise Rejection	`process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => { ... });`	记录错误，发送告警，然后退出程序 (`process.exit(1)`)。不要尝试恢复。
同步异常	`try...catch`	只捕获你知道如何处理的异常。记录异常信息。提供友好的错误提示。不要吞噬异常。使用合适的错误类型。
Promise 异常	`.catch()` 或 `async/await` 中的 `try...catch`	只捕获你知道如何处理的异常。记录异常信息。提供友好的错误提示。不要吞噬异常。使用合适的错误类型。
Express.js 错误	错误处理中间件	将错误处理中间件放在所有其他中间件之后。使用多个错误处理中间件。根据环境调整错误处理方式。

记住，处理异常是一项持续的任务。随着你的应用程序不断发展，你需要不断地评估和改进你的异常处理策略。

最后的提示：

测试你的异常处理代码： 确保你的异常处理代码能够正常工作。
保持代码简洁： 避免编写过于复杂的异常处理代码。
持续学习： 关注 Node.js 社区的最新动态，学习新的异常处理技术。

希望今天的讲座对大家有所帮助。祝大家编写出更加健壮和可靠的 Node.js 应用程序！谢谢大家！

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