Swift 中的异常和错误处理——异常处理基础篇

[yiling]

异常处理——基础篇

泊学原文

只要我们在编程，就一定要面对错误处理的问题。其实，为了让我们少犯错误， Swift 在设计的时候就尽可能让我们明确感知错误，明确处理错误。例如：

• 只有使用 Optional 才能处理空值；
• switch...case...必须处理所有的请求；

总之，你处处能感受到 Swift 为你少犯错的良苦用心。所以，当你真的要处理错误的时候， Swift 当然更会要求你严谨处理。

如何描述一个错误？

在 Swift 里，任何一个遵从 ErrorType protocol 的类型，都可以用于描述错误。 ErrorType 是一个空的 protocol ，它唯一的功能，就是告诉 Swift 编译器，某个类型用来表示一个错误。而通常，我们使用一个 enum 来定义各种错误。例如，假设我们有一个机器人类型，我们要定一个表达它工作状态的错误：

enum RobotError: ErrorType {
    case LowPower(Double)
    case Overload(Double)
}

其中 LowPower 表示电量低，它的 associated value 表示电量的百分比。而 Overload 表示超过负载，它的 associated value 表示最大负载值。

如何描述一个会发生错误的方法？

然后，我们来创建一个表示机器人的类：

class Robot {
    var power = 1.0
    let maxLifting = 100.0 // Kg
}

它有两个属性， power 表示当前电量， maxLifting 表示它可以举起来的最大质量。然后，我们添加一些可以发送给 Robot 的命令：

enum Command {
    case PowerUp
    case Lifting(Double)
    case Shutdown
}

Command 中的三个 case 分别表示对 Robot 发送：启动、举重和关机三个命令。

接下来，我们给 Robot 添加一个接受命令的方法 action 。

class Robot {
    var power = 1.0
    let maxLifting = 100.0 // Kg

    func action(command: Command) throws { }
}

由于 action 有可能发生异常，对于这样的方法，我们要明确使用 throws 关键字标记它。在 action 的实现里，我们用一个 switch...case 来遍历 Command ：

class Robot {
    var power = 1.0
    let maxLifting = 100.0 // Kg
    
    func action(command: Command) throws {
        switch command {
        case .PowerUp:
            guard self.power > 0.2 else {
                throw RobotError.LowPower(0.2)
            }
            
            print("Robot started")
        case let .Lifting(weight):
            guard weight <= maxLifting else {
                throw RobotError.Overload(maxLifting)
            }
            
            print("Lifting weight: \(weight) KG")
        case .Shutdown:
            print("Robot shuting down...")
        }
    }
}

在 action 的实现里，当处理.PowerUp 命令时，我们使用了 guard 确保 Robot 电量要大于 20%，否则，我们使用 throw RobotError.LowPower(0.2)的方式抛出了一个异常（ throw 出来的类型必须是 ErrorType ）。

处理.Lifting 命令时，我们读取了.Liftting 的 associated value ，如果要举起的质量大于 maxLifting ，则 throw RobotError.Overload(maxLifting)。

通常， guard 和 throw 配合在一起，可以让我们的代码变的更加简洁。

如何处理错误？

当我们调用了一个可能会抛出异常的方法时，我们一定要"通过某种方式"处理可能会发生的异常，如果你不处理， iOS 会替你处理。当然，作为"代劳"的成本， iOS 也会 Kill 掉你的 app 。因此，对于"业务逻辑类"的异常，我们还是自己处理好些， Swift 允许我们使用三种方式处理异常。为了演示它们的用法，我们先来定义一个让 Robot 工作的函数，由于它会调用 action ，因此它也会抛出 RobotError 异常，我们也需要用 throws 来定义它：

func working(robot: Robot) throws {
}

do...catch...

在 working 的实现里，首先，我们要让 Robot"启动"：

func working(robot: Robot) throws {
    do {
        try robot.action(Command.PowerUp)
    }
    catch let RobotError.LowPower(percentage) {
        print("Low power: \(percentage)")
    }
}

通过前面 action 的代码我们知道，如果传入的 robot 参数的"电量"低于 20%， action 会抛出异常，因此在 working 的实现里：

• 我们必须在调用会抛出异常的方法前面使用 try 关键字；
• 如果我们要捕获方法抛出的异常，就需要把会抛出异常的代码放在关键字 do 包含的代码块里；
• 我们使用 catch 关键字匹配要捕捉的各种异常，例如在上面的例子里，我们捕捉了.LowPower ，并且读取了它的 associated value ；

如果我们要捕获多个异常，就可以在 do 代码块后面，串联多个 catch ，例如，我们添加一个让 Robot 举起某个东西的命令：

func working(robot: Robot) throws {
    do {
        try robot.action(Command.PowerUp)
        try robot.action(Command.Lifting(52))
    }
    catch let RobotError.LowPower(percentage) {
        print("Low power: \(percentage)")
    }
    catch let RobotError.Overload(maxWeight) {
        print("Overloading, max \(maxWeight) KG is allowd")
    }
}

我们就需要在 do 后面多串联一个 catch ，用来捕获 Robot"超载"的异常。

错、不错都会执行的代码

在 Swift 的异常处理机制理，有一个允许我们添加无论代码执行正常与否，只要离开当前作用域，就一定会执行的代码。我们使用 defer 关键字来指定这样的代码。例如，我们给 working 添加一个 defer ，它用来让 Robot 关机。

func working(robot: Robot) throws {
    defer {
        try! robot.action(Command.Shutdown)
    }

    do {
        try robot.action(Command.PowerUp)
        try robot.action(Command.Lifting(52))
    }
    catch let RobotError.LowPower(percentage) {
        print("Low power: \(percentage)")
    }
    catch let RobotError.Overload(maxWeight) {
        print("Overloading, max \(maxWeight) KG is allowd")
    }
}

断言肯定不会错哒～

在上面的 defer 代码块里，我们使用了"try!"这样的形式。这是由于 defer 代码块中，不允许我们包含任何会跳出当前代码块的语句，例如： break ／ return / 抛出异常等。因此，我们使用 try!告诉 Swift 我们确定这个调用不会发生异常（如果你对 Swift 说谎，是会引发运行时异常的 ^.^）。

另外，使用"try!"标记的函数调用，可以不放在 do 代码块里。

把错误变成一个 Optional

最后，我们调用 working 函数，让 Robot 完成工作：

let iRobot = Robot()
try? working(iRobot)

在这里，我们我们使用了"try?"的形式调用了一个会抛出异常的方法，它把表达式的评估结果转换为一个 Optional 。例如，我们让 working 返回一个 Int ：

   func working(robot: Robot) throws -> Int {
        defer {
            try! robot.action(Command.Shutdown)
        }
    
        do {
            try robot.action(Command.PowerUp)
            try robot.action(Command.Lifting(52))
        }
        catch let RobotError.LowPower(percentage) {
            print("Low power: \(percentage)")
        }
        catch let RobotError.Overload(maxWeight) {
            print("Overloading, max \(maxWeight) KG is allowd")
        }
    
        return 0
    }

从上面的代码里可以看到，当函数有返回值的时候，我们要把 throws 写在返回值前面。

然后，我们查看 working 的返回值和类型：

 let a = try? working(iRobot)
    print("value: \(a)\n type: \(a.dynamicType)")

这里，由于我们处理异常，因此 a 的值是 0 ，但是， a 的类型，是一个 Optional<int>。

如果我们把 RobotError.Overload 注释掉，然后让 Robot 举起超过 100KG 的物体：

 func working(robot: Robot) throws -> Int {
        defer {
            try! robot.action(Command.Shutdown)
        }
    
        do {
            try robot.action(Command.PowerUp)
            try robot.action(Command.Lifting(152))
        }
        catch let RobotError.LowPower(percentage) {
            print("Low power: \(percentage)")
        }
        /*catch let RobotError.Overload(maxWeight) {
            print("Overloading, max \(maxWeight) KG is allowd")
        }*/
    
        return 0
    }

这样异常就会被抛到 working 外围，此时 Swift 运行时会捕捉到这个异常，并且，把 a 的值设置成 nil ：

 let a = try? working(iRobot)
    print("value: \(a)\n type: \(a.dynamicType)")

接下来？ 在下一段中，我们将向大家介绍多线程环境中的异常处理。