🛠️ Лучшие практики обработки ошибок в Node.js

Теоретический минимум при работе с исключениями: как устроен объект Error, стек вызовов, нюансы работы с исключениями в синхронном и асинхронном коде.

В статье рассмотрим:

1. Объект Error
2. Try…catch
3. Throw
4. Call stack
5. Наименование функций
6. Парадигму асинхронного программирования Promise

Зачем беспокоиться об обработке ошибок в Node.js?

Представьте, как разрабатываете RESTful web API на Node.js.

• Пользователи отправляют запросы к серверу для получения данных.
• Вопрос времени, когда в программу придут значения, которые не ожидались.
  
• В таком случае, когда программа получит эти значения, пользователи будут рады видеть подробное и конкретное описание ошибки.
  
• В случае когда нет соответствующего обработчика ошибки, отобразится стандартное сообщение об ошибке. Таким образом, пользователь увидит сообщение об ошибке «Невозможно выполнить запрос», что не несет полезной информации о том, что произошло.
  
• Поэтому стоит уделять внимание обработке ошибок, чтобы наша программа стала безопасной, отказоустойчивой, высокопроизводительной и без ошибок.
  

Анатомия Объекта Error

Первое, с чего стоит начать изучение – это объект Error.

Разберем на примере:

throw new Error('database failed to connect');

Здесь происходят две вещи: создается объект Error и выбрасывается исключение.

Начнем с рассмотрения объекта Error, и того, как он работает. К ключевому слову throw вернемся чуть позже.

Объект Error представляет из себя реализацию функции конструктора, которая использует набор инструкций (аргументы и само тело конструктора) для создания объекта.

Тем не менее, что же такое объекты ошибок? Почему они должны быть однородными? Это важные вопросы, поэтому давайте перейдем к ним.

Первым аргументом для объекта Error является его описание.

Описание – это понятная человеку строка объекта ошибки. Также эта строка появляется в консоли, когда что-то пошло не так.

Объекты ошибок также имеют свойство name, которое рассказывает о типе ошибки. Когда создается нативный объект ошибки, то свойство name по умолчанию содержит Error. Вы также можете создать собственный тип ошибки, расширив нативный объект ошибки следующим образом:

class FancyError extends Error {
    constructor(args){
        super(args);
        this.name = "FancyError"
    }
}

console.log(new Error('A standard error'))
// { [Error: A standard error] }

console.log(new FancyError('An augmented error'))
// { [Your fancy error: An augmented error] name: 'FancyError' }

Обработка ошибок становится проще, когда у нас есть согласованность в объектах.

Ранее мы упоминали, что хотим, чтобы объекты ошибок были однородными. Это поможет обеспечить согласованность в объекте ошибки.

Теперь давайте поговорим о следующей части головоломки – throw.

Ключевое слово Throw

Создание объектов ошибок – это не конец истории, а только подготовка ошибки к отправке. Отправка ошибки заключается в том, чтобы выбросить исключение. Но что значит выбросить? И что это значит для нашей программы?

Throw делает две вещи: останавливает выполнение программы и находит зацепку, которая мешает выполнению программы.

Давайте рассмотрим эти идеи одну за другой:

• Когда JavaScript находит ключевое слово throw, первое, что он делает – предотвращает запуск любых других функций. Остановка снижает риск возникновения любых дальнейших ошибок и облегчает отладку программ.
• Когда программа остановлена, JavaScript начнет отслеживать последовательную цепочку функций, которые были вызваны для достижения оператора catch. Такая цепочка называется стек вызовов (англ. call stack). Ближайший catch, который находит JavaScript, является местом, где возникает выброшенное исключение. Если операторы try/catch не найдены, тогда возникает исключение, и процесс Node.js завершиться, что приведет к перезапуску сервера.
  

Бросаем исключения на примере

Мы рассмотрели теорию, а теперь давайте изучим пример:

function doAthing() {
    byDoingSomethingElse();
}

function byDoingSomethingElse() {
    throw new Error('Uh oh!');
}

function init() {
    try {
        doAthing();
    } catch(e) {
        console.log(e);
        // [Error: Uh oh!]
    }
}

init();

Здесь в функции инициализации init() предусмотрена обработка ошибок, поскольку она содержит try/catch блок.

init() вызывает функцию doAthing(), которая вызывает функцию byDoingSomethingElse(), где выбрасывается исключение. Именно в этот момент ошибки, программа останавливается и начинает отслеживать функцию, вызвавшую ошибку. Далее в функции init() и выполняет оператор catch. С помощью оператора catch мы решаем что делать: подавить ошибку или даже выдать другую ошибку (для распространения вверх).

Стек вызовов

То, что показано в приведенном выше примере – это проработанный пример стека вызовов. Как и большинство языков, JavaScript использует концепцию, известную как стек вызовов.

Но как работает стек вызовов?

Всякий раз, когда вызывается функция, она помещается в стек, а при завершении удаляется из стека. Именно от этого стека мы получили название «трассировки стека».

Трассировка стека – это список функций, которые были вызваны до момента, когда в программе произошло исключение.

Она часто выглядит так:

Error: Uh oh!
at byDoingSomethingElse (/filesystem/aProgram.js:7:11)
at doAthing (/filesystem/aProgram.js:3:5)
at init (/filesystem/aProgram.js:12:9)
at Object.<anonymous> (/filesystem/aProgram.js:19:1)
at Module._compile (internal/modules/cjs/loader.js:689:30)
at Object.Module._extensions..js (internal/modules/cjs/loader.js:700:10)
at Module.load (internal/modules/cjs/loader.js:599:32)
at tryModuleLoad (internal/modules/cjs/loader.js:538:12)
at Function.Module._load (internal/modules/cjs/loader.js:530:3)
at Function.Module.runMain (internal/modules/cjs/loader.js:742:12)

На этом этапе вам может быть интересно, как стек вызовов помогает нам с обработкой ошибок Node.js. Давайте поговорим о важности стеков вызовов.

Стек вызовов предоставляет «хлебные крошки», помогая проследить путь, который привел к исключению(ошибке).

Почему у нас должны быть функции без имен? Иногда в наших программах мы хотим определить маленькие одноразовые функции, которые выполняют небольшую задачу. Мы не хотим утруждать себя задачей давать им имена, но именно эти анонимные функции могут вызвать у нас всевозможные головные боли. Анонимная функция удаляет имя функции из нашего стека вызовов, что делает наш стек вызовов значительно более сложным в использовании.

Обратите внимание, что присвоить имена функциям в JavaScript не так просто. Итак, давайте кратко рассмотрим различные способы определения функций, и рассмотрим некоторые ловушки в именовании функций.

Как называть функции

Чтобы понять, как называть функции, давайте рассмотрим несколько примеров:

// анонимная функция
const one = () => {};

// анонимная функция
const two = function () {};

// функция с явным названием
const three = function explicitFunction() {};

Вот три примера функций.

Первая – это лямбда (или стрелочная функция). Лямбда функции по своей природе анонимны. Не запутайтесь. Имя переменной one не является именем функции. Имя функции следующее за ключевым словом function необязательно. Но в этом примере мы вообще ничего не передаем, поэтому наша функция анонимна.

Во втором примере мы получили функциональное выражение. Это очень похоже на первый пример. Это анонимная функция, но просто объявленная с помощью ключевого слова function вместо синтаксиса жирной стрелки.

В последнем примере объявление переменной с подходящим именем explicitFunction. Это показывает, что это единственная функция, у которой соответствующее имя.

Как правило, рекомендуется указывать это имя везде, где это возможно, чтобы иметь более удобочитаемую трассировку стека.

Обработка асинхронных исключений

Мы познакомились с объектом ошибок, ключевым словом throw, стеком вызовов и наименованием функций. Итак, давайте обратим наше внимание на любопытный случай обработки асинхронных ошибок. Почему? Потому что асинхронный код ведет себя не так, как ожидаем. Асинхронное программирование необходимо каждому программисту на Node.js.

Javascript – это однопоточный язык программирования, а это значит, что Javascript запускается с использованием одного процессора. Из этого следует, что у нас есть блокирующий и неблокирующий код. Блокирующий код относится к тому, будет ли ваша программа ожидать завершения асинхронной задачи, прежде чем делать что-либо еще. В то время как неблокирующий код относится к тому, где вы регистрируете обратный вызов (callback) для выполнения после завершения задачи.

Стоит упомянуть, что есть два основных способа обработки асинхронности в JavaScript: promises (обещания или промисы) и callback (функция обратного вызова). Мы намеренно игнорируем async/wait, чтобы избежать путаницы, потому что это просто сахар поверх промисов.

В статье мы сфокусируемся на промисах. Существует консенсус в отношении того, что для приложений промисы превосходят обратные вызовы с точки зрения стиля программирования и эффективности. Поэтому в этой статье проигнорируем подход с callback-ами, и предположим, что вместо него вы выберете promises.

var request = require('request'); //http wrapped module
function requestWrapper(url, callback) {
    request.get(url, function (err, response) {
        if (err) {
            callback(err);
        } else {
            callback(null, response);
        }
    })
}

Мы разберемся с этой ошибкой, обещаю!

Давайте взглянем на анатомию обещаний.

Промисы в JavaScript – это объект, представляющий будущее значение. Promise API позволяют нам моделировать асинхронный код так же, как и синхронный. Также стоит отметить, что обещание обычно идет в цепочке, где выполняется одно действие, затем другое и так далее.

Но что все это значит для обработки ошибок Node.js?

Промисы элегантно обрабатывают ошибки и перехватывают любые ошибки, которые им предшествовали в цепочке. С помощью одного обработчика обрабатывается множество ошибок во многих функциях.

Изучим код ниже:

function getData() {
    return Promise.resolve('Do some stuff');
}

function changeDataFormat() {
    // ...
}

function storeData(){
    // ...
}

getData()
    .then(changeDataFormat)
    .then(storeData)
    .catch((e) => {
        // Handle the error!
    })

Здесь видно, как объединить обработку ошибок для трех различных функций в один обработчик, т. е. код ведет себя так же, как если бы три функции заключались в синхронный блок try/catch.

Отлавливать или не отлавливать?

На данном этапе стоит спросить себя, повсеместно ли добавляется .catch к промисам, поскольку это опционально. Из-за проблем с сетью, аппаратного сбоя или истекшего времени ожидания в асинхронных вызовах возникает исключение. По этим причинам указывайте программе, что делать в случаях невыполнения промиса.

Риски асинхронного try/catch

Мы приближаемся к концу в нашем путешествии по обработке ошибок в Node.js. Пришло время поговорить о ловушках асинхронного кода и оператора try/catch.

Вам может быть интересно, почему промис предоставляет метод catch, и почему мы не можем просто обернуть нашу реализацию промиса в try/catch. Если бы вы сделали это, то результаты были бы не такими, как вы ожидаете.

Рассмотрим на примере:

try {
    throw new Error();
} catch(e) {
    console.log(e); // [Error]
}

try {
    setTimeout(() => {
        throw new Error();
    }, 0);
} catch(e) {
    console.log(e); // Nothing, nada, zero, zilch, not even a sound
}

try/catch по умолчанию синхронны, что означает, что если асинхронная функция выдает ошибку в синхронном блоке try/catch, ошибка не будет брошена.

Однозначно это не то, что ожидаем.

Подведем итог! Необходимо использовать обработчик промисов, когда мы имеем дело с асинхронным кодом, а в случае с синхронным кодом подойдет try/catch.

Заключение

Из этой статьи мы узнали:

• как устроен объект Error;
• научились создавать свои собственные ошибки;
• как работает стек вызовов;
• практики наименования функций, для удобочитаемой трассировки стека;
• как обрабатывать асинхронные исключения.

Материалы по теме

• 🗄️ 4 базовых функции для работы с файлами в Node.js
• Цикл событий: как выполняется асинхронный JavaScript-код в Node.js
  
• Обработка миллионов строк данных потоками на Node.js
  

Источники

• https://stackify.com/node-js-error-handling/