Руководство по обработке ошибок в JavaScript

Ошибки — это хорошо. Автор материала говорит, что уверен в том, что эта идея известна всем. На первый взгляд ошибки кажутся чем-то страшным. Им могут сопутствовать какие-то потери. Ошибка, сделанная на публике, вредит авторитету того, кто её совершил. Но, совершая ошибки, мы на них учимся, а значит, попадая в следующий раз в ситуацию, в которой раньше вели себя неправильно, делаем всё как нужно.

Выше мы говорили об ошибках, которые люди совершают в обычной жизни. Ошибки в программировании — это нечто иное. Сообщения об ошибках помогают нам улучшать код, они позволяют сообщать пользователям наших проектов о том, что что-то пошло не так, и, возможно, рассказывают пользователям о том, как нужно вести себя для того, чтобы ошибок больше не возникало.

Этот материал, посвящённый обработке ошибок в JavaScript, разбит на три части. Сначала мы сделаем общий обзор системы обработки ошибок в JavaScript и поговорим об объектах ошибок. После этого мы поищем ответ на вопрос о том, что делать с ошибками, возникающими в серверном коде (в частности, при использовании связки Node.js + Express.js). Далее — обсудим обработку ошибок в React.js. Фреймворки, которые будут здесь рассматриваться, выбраны по причине их огромной популярности. Однако рассматриваемые здесь принципы работы с ошибками универсальны, поэтому вы, даже если не пользуетесь Express и React, без труда сможете применить то, что узнали, к тем инструментам, с которыми работаете.

Код демонстрационного проекта, используемого в данном материале, можно найти в этом репозитории.

1. Ошибки в JavaScript и универсальные способы работы с ними

Если в вашем коде что-то пошло не так, вы можете воспользоваться следующей конструкцией.

В ходе выполнения этой команды будет создан экземпляр объекта Error и будет сгенерировано (или, как говорят, «выброшено») исключение с этим объектом. Инструкция throw может генерировать исключения, содержащие произвольные выражения. При этом выполнение скрипта остановится в том случае, если не были предприняты меры по обработке ошибки.

Начинающие JS-программисты обычно не используют инструкцию throw. Они, как правило, сталкиваются с исключениями, выдаваемыми либо средой выполнения языка, либо сторонними библиотеками. Когда это происходит — в консоль попадает нечто вроде ReferenceError: fs is not defined и выполнение программы останавливается.

Объект Error

У экземпляров объекта Error есть несколько свойств, которыми мы можем пользоваться. Первое интересующее нас свойство — message. Именно сюда попадает та строка, которую можно передать конструктору ошибки в качестве аргумента. Например, ниже показано создание экземпляра объекта Error и вывод в консоль переданной конструктором строки через обращение к его свойству message.

Второе свойство объекта, очень важное, представляет собой трассировку стека ошибки. Это — свойство stack. Обратившись к нему можно просмотреть стек вызовов (историю ошибки), который показывает последовательность операций, приведшую к неправильной работе программы. В частности, это позволяет понять — в каком именно файле содержится сбойный код, и увидеть, какая последовательность вызовов функций привела к ошибке. Вот пример того, что можно увидеть, обратившись к свойству stack.

Здесь, в верхней части, находится сообщение об ошибке, затем следует указание на тот участок кода, выполнение которого вызвало ошибку, потом описывается то место, откуда был вызван этот сбойный участок. Это продолжается до самого «дальнего» по отношению к ошибке фрагмента кода.

Генерирование и обработка ошибок

Создание экземпляра объекта Error, то есть, выполнение команды вида new Error(), ни к каким особым последствиям не приводит. Интересные вещи начинают происходить после применения оператора throw, который генерирует ошибку. Как уже было сказано, если такую ошибку не обработать, выполнение скрипта остановится. При этом нет никакой разницы — был ли оператор throwиспользован самим программистом, произошла ли ошибка в некоей библиотеке или в среде выполнения языка (в браузере или в Node.js). Поговорим о различных сценариях обработки ошибок.

Конструкция try…catch

Блок try...catch представляет собой самый простой способ обработки ошибок, о котором часто забывают. В наши дни, правда, он используется гораздо интенсивнее чем раньше, благодаря тому, что его можно применять для обработки ошибок в конструкциях async/await.

Этот блок можно использовать для обработки любых ошибок, происходящих в синхронном коде. Рассмотрим пример.

Если бы в этом примере мы не заключили бы сбойную команду console.log(b) в блок try...catch, то выполнение скрипта было бы остановлено.

Блок finally

Иногда случается так, что некий код нужно выполнить независимо от того, произошла ошибка или нет. Для этого можно, в конструкции try...catch, использовать третий, необязательный, блок — finally. Часто его использование эквивалентно некоему коду, который идёт сразу после try...catch, но в некоторых ситуациях он может пригодиться. Вот пример его использования.

Асинхронные механизмы — коллбэки

Программируя на JavaScript всегда стоит обращать внимание на участки кода, выполняющиеся асинхронно. Если у вас имеется асинхронная функция и в ней возникает ошибка, скрипт продолжит выполняться. Когда асинхронные механизмы в JS реализуются с использованием коллбэков (кстати, делать так не рекомендуется), соответствующий коллбэк (функция обратного вызова) обычно получает два параметра. Это нечто вроде параметра err, который может содержать ошибку, и result — с результатами выполнения асинхронной операции. Выглядит это примерно так:

Если в коллбэк попадает ошибка, она видна там в виде параметра err. В противном случае в этот параметр попадёт значение undefined или null. Если оказалось, что в err что-то есть, важно отреагировать на это, либо так как в нашем примере, воспользовавшись командой return, либо воспользовавшись конструкцией if...else и поместив в блок else команды для работы с результатом выполнения асинхронной операции. Речь идёт о том, чтобы, в том случае, если произошла ошибка, исключить возможность работы с результатом, параметром result, который в таком случае может иметь значение undefined. Работа с таким значением, если предполагается, например, что оно содержит объект, сама может вызвать ошибку. Скажем, это произойдёт при попытке использовать конструкцию result.data или подобную ей.

Асинхронные механизмы — промисы

Для выполнения асинхронных операций в JavaScript лучше использовать не коллбэки а промисы. Тут, в дополнение к улучшенной читабельности кода, имеются и более совершенные механизмы обработки ошибок. А именно, возиться с объектом ошибки, который может попасть в функцию обратного вызова, при использовании промисов не нужно. Здесь для этой цели предусмотрен специальный блок catch. Он перехватывает все ошибки, произошедшие в промисах, которые находятся до него, или все ошибки, которые произошли в коде после предыдущего блока catch. Обратите внимание на то, что если в промисе произошла ошибка, для обработки которой нет блока catch, это не остановит выполнение скрипта, но сообщение об ошибке будет не особенно удобочитаемым.

В результате можно порекомендовать всегда, при работе с промисами, использовать блок catch. Взглянем на пример.

Асинхронные механизмы и try…catch

После того, как в JavaScript появилась конструкция async/await, мы вернулись к классическому способу обработки ошибок — к try...catch...finally. Обрабатывать ошибки при таком подходе оказывается очень легко и удобно. Рассмотрим пример.

При таком подходе ошибки в асинхронном коде обрабатываются так же, как в синхронном. В результате теперь, при необходимости, в одном блоке catch можно обрабатывать более широкий диапазон ошибок.

2. Генерирование и обработка ошибок в серверном коде

Теперь, когда у нас есть инструменты для работы с ошибками, посмотрим на то, что мы можем с ними делать в реальных ситуациях. Генерирование и правильная обработка ошибок — это важнейший аспект серверного программирования. Существуют разные подходы к работе с ошибками. Здесь будет продемонстрирован подход с использованием собственного конструктора для экземпляров объекта Error и кодов ошибок, которые удобно передавать во фронтенд или любым механизмам, использующим серверные API. Как структурирован бэкенд конкретного проекта — особого значения не имеет, так как при любом подходе можно использовать одни и те же идеи, касающиеся работы с ошибками.

В качестве серверного фреймворка, отвечающего за маршрутизацию, мы будем использовать Express.js. Подумаем о том, какая структура нам нужна для организации эффективной системы обработки ошибок. Итак, вот что нам нужно:

  1. Универсальная обработка ошибок — некий базовый механизм, подходящий для обработки любых ошибок, в ходе работы которого просто выдаётся сообщение наподобие Something went wrong, please try again or contact us, предлагающее пользователю попробовать выполнить операцию, давшую сбой, ещё раз или связаться с владельцем сервера. Эта система не отличается особой интеллектуальностью, но она, по крайней мере, способна сообщить пользователю о том, что что-то пошло не так. Подобное сообщение гораздо лучше, чем «бесконечная загрузка» или нечто подобное.
  2. Обработка конкретных ошибок — механизм, позволяющий сообщить пользователю подробные сведения о причинах неправильного поведения системы и дать ему конкретные советы по борьбе с неполадкой. Например, это может касаться отсутствия неких важных данных в запросе, который пользователь отправляет на сервер, или в том, что в базе данных уже существует некая запись, которую он пытается добавить ещё раз, и так далее.

Разработка собственного конструктора объектов ошибок

Здесь мы воспользуемся стандартным классом Error и расширим его. Пользоваться механизмами наследования в JavaScript — дело рискованное, но в данном случае эти механизмы оказываются весьма полезными. Зачем нам наследование? Дело в том, что нам, для того, чтобы код удобно было бы отлаживать, нужны сведения о трассировке стека ошибки. Расширяя стандартный класс Error, мы, без дополнительных усилий, получаем возможности по трассировке стека. Мы добавляем в наш собственный объект ошибки два свойства. Первое — это свойство code, доступ к которому можно будет получить с помощью конструкции вида err.code. Второе — свойство status. В него будет записываться код состояния HTTP, который планируется передавать клиентской части приложения.

Вот как выглядит класс CustomError, код которого оформлен в виде модуля.

Маршрутизация

Теперь, когда наш объект ошибки готов к использованию, нужно настроить структуру маршрутов. Как было сказано выше, нам требуется реализовать унифицированный подход к обработке ошибок, позволяющий одинаково обрабатывать ошибки для всех маршрутов. По умолчанию фреймворк Express.js не вполне поддерживает такую схему работы. Дело в том, что все его маршруты инкапсулированы.

Для того чтобы справиться с этой проблемой, мы можем реализовать собственный обработчик маршрутов и определять логику маршрутов в виде обычных функций. Благодаря такому подходу, если функция маршрута (или любая другая функция) выбрасывает ошибку, она попадёт в обработчик маршрутов, который затем может передать её клиентской части приложения. При возникновении ошибки на сервере мы планируем передавать её во фронтенд в следующем формате, полагая, что для этого будет применяться JSON-API:

Если на данном этапе происходящие кажется вам непонятным — не беспокойтесь — просто продолжайте читать, пробуйте работать с тем, о чём идёт речь, и постепенно вы во всём разберётесь. На самом деле, если говорить о компьютерном обучении, здесь применяется подход «сверху-вниз», когда сначала обсуждаются общие идеи, а потом осуществляется переход к частностям.

Вот как выглядит код обработчика маршрутов.

Полагаем, комментарии в коде достаточно хорошо его поясняют. Надеемся, читать их удобнее, чем объяснения подобного кода, данные после него.

Теперь взглянем на файл маршрутов.

В этих примерах с самими запросами ничего не делается. Тут просто рассматриваются разные сценарии возникновения ошибок. Итак, например, запрос GET /city попадёт в функцию const GET = req =>..., запрос POST /city попадёт в функцию const POST = req =>... и так далее. Эта схема работает и при использовании параметров запросов. Например — для запроса вида GET /city?startsWith=R. В целом, здесь продемонстрировано, что при обработке ошибок, во фронтенд может попасть либо общая ошибка, содержащая лишь предложение попробовать снова или связаться с владельцем сервера, либо ошибка, сформированная с использованием конструктора CustomError, которая содержит подробные сведения о проблеме.
Данные общей ошибки придут в клиентскую часть приложения в таком виде:

Конструктор CustomError используется так:

Это даёт следующий JSON-код, передаваемый во фронтенд:

Теперь, когда мы основательно потрудились над серверной частью приложения, в клиентскую часть больше не попадают бесполезные логи ошибок. Вместо этого клиент получает полезные сведения о том, что пошло не так.

Не забудьте о том, что здесь лежит репозиторий с рассматриваемым здесь кодом. Можете его загрузить, поэкспериментировать с ним, и, если надо, адаптировать под нужды вашего проекта.

3. Работа с ошибками на клиенте

Теперь пришла пора описать третью часть нашей системы обработки ошибок, касающуюся фронтенда. Тут нужно будет, во-первых, обрабатывать ошибки, возникающие в клиентской части приложения, а во-вторых, понадобится оповещать пользователя об ошибках, возникающих на сервере. Разберёмся сначала с показом сведений о серверных ошибках. Как уже было сказано, в этом примере будет использована библиотека React.

Сохранение сведений об ошибках в состоянии приложения

Как и любые другие данные, ошибки и сообщения об ошибках могут меняться, поэтому их имеет смысл помещать в состояние компонентов. При монтировании компонента данные об ошибке сбрасываются, поэтому, когда пользователь впервые видит страницу, там сообщений об ошибках не будет.

Следующее, с чем надо разобраться, заключается в том, что ошибки одного типа нужно показывать в одном стиле. По аналогии с сервером, здесь можно выделить 3 типа ошибок.

  1. Глобальные ошибки — в эту категорию попадают сообщения об ошибках общего характера, приходящие с сервера, или ошибки, которые, например, возникают в том случае, если пользователь не вошёл в систему и в других подобных ситуациях.
  2. Специфические ошибки, выдаваемые серверной частью приложения — сюда относятся ошибки, сведения о которых приходят с сервера. Например, подобная ошибка возникает, если пользователь попытался войти в систему и отправил на сервер имя и пароль, а сервер сообщил ему о том, что пароль неправильный. Подобные вещи в клиентской части приложения не проверяются, поэтому сообщения о таких ошибках должны приходить с сервера.
  3. Специфические ошибки, выдаваемые клиентской частью приложения. Пример такой ошибки — сообщение о некорректном адресе электронной почты, введённом в соответствующее поле.

Ошибки второго и третьего типов очень похожи, работать с ними можно, используя хранилище состояния компонентов одного уровня. Их главное различие заключается в том, что они исходят из разных источников. Ниже, анализируя код, мы посмотрим на работу с ними.

Здесь будет использоваться встроенная в React система управления состоянием приложения, но, при необходимости, вы можете воспользоваться и специализированными решениями для управления состоянием — такими, как MobX или Redux.

Глобальные ошибки

Обычно сообщения о таких ошибках сохраняются в компоненте наиболее высокого уровня, имеющем состояние. Они выводятся в статическом элементе пользовательского интерфейса. Это может быть красное поле в верхней части экрана, модальное окно или что угодно другое. Реализация зависит от конкретного проекта. Вот как выглядит сообщение о такой ошибке.

Сообщение о глобальной ошибке

Теперь взглянем на код, который хранится в файле Application.js.

Как видно, в состоянии, в Application.js, имеется место для хранения данных ошибки. Кроме того, тут предусмотрены методы для сброса этих данных и для их изменения.

Ошибка и метод для сброса ошибки передаётся компоненту GlobalError, который отвечает за вывод сообщения об ошибке на экран и за сброс ошибки после нажатия на значок x в поле, где выводится сообщение. Вот код компонента GlobalError (файл GlobalError.js).

Обратите внимание на строку if (!this.props.error) return null. Она указывает на то, что при отсутствии ошибки компонент ничего не выводит. Это предотвращает постоянный показ красного прямоугольника на странице. Конечно, вы, при желании, можете поменять внешний вид и поведение этого компонента. Например, вместо того, чтобы сбрасывать ошибку по нажатию на x, можно задать тайм-аут в пару секунд, по истечении которого состояние ошибки сбрасывается автоматически.

Теперь, когда всё готово для работы с глобальными ошибками, для задания глобальной ошибки достаточно воспользоваться _setError из Application.js. Например, это можно сделать в том случае, если сервер, после обращения к нему, вернул сообщение об общей ошибке (error: 'GENERIC'). Рассмотрим пример (файл GenericErrorReq.js).

На самом деле, на этом наш разговор об обработке ошибок можно было бы и закончить. Даже если в проекте нужно оповещать пользователя о специфических ошибках, никто не мешает просто поменять глобальное состояние, хранящее ошибку и вывести соответствующее сообщение поверх страницы. Однако тут мы не остановимся и поговорим о специфических ошибках. Во-первых, это руководство по обработке ошибок иначе было бы неполным, а во-вторых, с точки зрения UX-специалистов, неправильно будет показывать сообщения обо всех ошибках так, будто все они — глобальные.

Обработка специфических ошибок, возникающих при выполнении запросов

Вот пример специфического сообщения об ошибке, выводимого в том случае, если пользователь пытается удалить из базы данных город, которого там нет.

Сообщение о специфической ошибке

Тут используется тот же принцип, который мы применяли при работе с глобальными ошибками. Только сведения о таких ошибках хранятся в локальном состоянии соответствующих компонентов. Работа с ними очень похожа на работу с глобальными ошибками. Вот код файла SpecificErrorReq.js.

Тут стоит отметить, что для сброса специфических ошибок недостаточно, например, просто нажать на некую кнопку x. То, что пользователь прочёл сообщение об ошибке и закрыл его, не помогает такую ошибку исправить. Исправить её можно, правильно сформировав запрос к серверу, например — введя в ситуации, показанной на предыдущем рисунке, имя города, который есть в базе. В результате очищать сообщение об ошибке имеет смысл, например, после выполнения нового запроса. Сбросить ошибку можно и в том случае, если пользователь внёс изменения в то, что будет использоваться при формировании нового запроса, то есть — при изменении содержимого поля ввода.

Ошибки, возникающие в клиентской части приложения

Как уже было сказано, для хранения данных о таких ошибках можно использовать состояние тех же компонентов, которое используется для хранения данных по специфическим ошибкам, поступающим с сервера. Предположим, мы позволяем пользователю отправить на сервер запрос на удаление города из базы только в том случае, если в соответствующем поле ввода есть какой-то текст. Отсутствие или наличие текста в поле можно проверить средствами клиентской части приложения.

В поле ничего нет, мы сообщаем об этом пользователю

Вот код файла SpecificErrorFrontend.js, реализующий вышеописанный функционал.

Интернационализация сообщений об ошибках с использованием кодов ошибок

Возможно, сейчас вы задаётесь вопросом о том, зачем нам нужны коды ошибок (наподобие GENERIC), если мы показываем пользователю только сообщения об ошибках, полученных с сервера. Дело в том, что, по мере роста и развития приложения, оно, вполне возможно, выйдет на мировой рынок, а это означает, что настанет время, когда создателям приложения нужно будет задуматься о поддержке им нескольких языков. Коды ошибок позволяют отличать их друг от друга и выводить сообщения о них на языке пользователя сайта.

Итоги

Надеемся, теперь у вас сформировалось понимание того, как можно работать с ошибками в веб-приложениях. Нечто вроде console.error(err) следует использовать только в отладочных целях, в продакшн подобные вещи, забытые программистом, проникать не должны. Упрощает решение задачи логирования использование какой-нибудь подходящей библиотеки наподобие loglevel.

Перевод статьи Handling Errors in JavaScript: The Definitive Guide