Spring JDBC 源碼初探：異常處理體系

一、Spring JDBC 異常體系簡介

當我們使用 Spring JDBC 進行數據訪問時，大多數人關注的是 JdbcTemplate 如何簡化數據庫操作，卻很少有人去深入理解異常體系。事實上，異常不僅僅是錯誤提示，它是系統健壯性、可維護性的重要一環。JDBC 原生的 SQLException 是受檢異常，迫使你在每一層寫 try-catch，而 Spring 將其包裝成 DataAccessException（運行時異常,無需代碼處理），讓代碼更簡潔，異常處理更集中。

二、異常處理體系源碼分析

關鍵包與類一覽

  • 統一異常層（與數據訪問無關的通用抽象）
    org.springframework.dao.*
    核心：DataAccessException（抽象，繼承自 RuntimeException）
  • JDBC 側實現與轉換器
    org.springframework.jdbc.support.*
    核心：
    • SQLExceptionTranslator（接口）
    • SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator（按廠商 errorCode 轉換）
    • SQLStateSQLExceptionTranslator（按 SQLState 轉換）
    • SQLExceptionSubclassTranslator（按 JDBC 異常子類轉換）

DataAccessException

所有數據訪問異常的統一父類，它的作用是將不同數據庫、不同持久化技術拋出的異常（如 JDBC、Hibernate、JPA 等）進行統一封裝和抽象。DataAccessException 源碼在 org.springframework.dao 包中

package org.springframework.dao;import org.springframework.core.NestedRuntimeException;public abstract class DataAccessException extends NestedRuntimeException {// 構造方法，傳入異常消息public DataAccessException(String msg) {super(msg);}// 構造方法，傳入異常消息和底層異常public DataAccessException(String msg, Throwable cause) {super(msg, cause);}
}

常見子類及應用
Spring 根據異常分類進一步細化，如：

  • DataIntegrityViolationException：違反數據完整性約束（唯一鍵、外鍵等）。
  • DataAccessResourceFailureException：數據庫資源訪問失敗（連接失敗等）。
  • DuplicateKeyException：唯一鍵沖突。
  • CannotAcquireLockException：鎖無法獲取。
  • OptimisticLockingFailureException：樂觀鎖失敗。
  • PermissionDeniedDataAccessException：權限不足。
    在這里插入圖片描述

SQLExceptionTranslator

SQLExceptionTranslator 是 Spring JDBC 異常轉換機制的核心接口，它的作用是將底層 SQLException 轉換成統一的異常（即 DataAccessException 及其子類）
源碼位置：org.springframework.jdbc.support.SQLExceptionTranslator，接口定義如下

package org.springframework.jdbc.support;import java.sql.SQLException;import org.springframework.dao.DataAccessException;
import org.springframework.lang.Nullable;@FunctionalInterface
public interface SQLExceptionTranslator {// 將 SQLException 轉換成 DataAccessException@NullableDataAccessException translate(String task, @Nullable String sql, SQLException ex);
}

要點：

  • 單一方法 translate：接收參數：任務描述、SQL 語句、原始 SQLException。
  • 返回值：DataAccessException（或其子類）。

主要實現類：

  • SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator基于數據庫錯誤碼映射
  • SQLStateSQLExceptionTranslator 基于 SQLState 分類
  • SQLExceptionSubclassTranslator 基于SQLException 子類類型

SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator

SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator作用是將數據庫拋出的 SQLException 基于錯誤碼（error code）映射到 Spring 統一的異常體系 DataAccessException
核心源碼方法

@Override
@Nullable
protected DataAccessException doTranslate(String task, @Nullable String sql, SQLException ex) {SQLException sqlEx = ex;// 如果異常是 BatchUpdateException，并且內部還有嵌套異常（getNextException()），則取最內層的異常。if (sqlEx instanceof BatchUpdateException && sqlEx.getNextException() != null) {SQLException nestedSqlEx = sqlEx.getNextException();if (nestedSqlEx.getErrorCode() > 0 || nestedSqlEx.getSQLState() != null) {sqlEx = nestedSqlEx;}}// 先走開發者自定義邏輯，如果子類重寫了 customTranslate() 方法，可以自定義轉換邏輯。DataAccessException dae = customTranslate(task, sql, sqlEx);if (dae != null) {return dae;}// 獲取數據庫廠商錯誤碼SQLErrorCodes sqlErrorCodes = getSqlErrorCodes();if (sqlErrorCodes != null) {// 如果配置了 SQLErrorCodes，并且定義了 customSqlExceptionTranslator，優先調用它。SQLExceptionTranslator customTranslator = sqlErrorCodes.getCustomSqlExceptionTranslator();if (customTranslator != null) {DataAccessException customDex = customTranslator.translate(task, sql, sqlEx);if (customDex != null) {return customDex;}}}//  根據錯誤碼映射if (sqlErrorCodes != null) {String errorCode;if (sqlErrorCodes.isUseSqlStateForTranslation()) {errorCode = sqlEx.getSQLState();}else {// 遍歷 cause，找到 errorCode 非 0 的 SQLExceptionSQLException current = sqlEx;while (current.getErrorCode() == 0 && current.getCause() instanceof SQLException) {current = (SQLException) current.getCause();}errorCode = Integer.toString(current.getErrorCode());}if (errorCode != null) {// 如果在 SQLErrorCodes 中配置了 customTranslations（用戶自定義映射），優先使用它CustomSQLErrorCodesTranslation[] customTranslations = sqlErrorCodes.getCustomTranslations();if (customTranslations != null) {for (CustomSQLErrorCodesTranslation customTranslation : customTranslations) {if (Arrays.binarySearch(customTranslation.getErrorCodes(), errorCode) >= 0 &&customTranslation.getExceptionClass() != null) {DataAccessException customException = createCustomException(task, sql, sqlEx, customTranslation.getExceptionClass());if (customException != null) {logTranslation(task, sql, sqlEx, true);return customException;}}}}// 按 Spring 預定義錯誤碼分類翻譯if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getBadSqlGrammarCodes(), errorCode) >= 0) {logTranslation(task, sql, sqlEx, false);return new BadSqlGrammarException(task, (sql != null ? sql : ""), sqlEx);}else if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getInvalidResultSetAccessCodes(), errorCode) >= 0) {logTranslation(task, sql, sqlEx, false);return new InvalidResultSetAccessException(task, (sql != null ? sql : ""), sqlEx);}else if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getDuplicateKeyCodes(), errorCode) >= 0) {logTranslation(task, sql, sqlEx, false);return new DuplicateKeyException(buildMessage(task, sql, sqlEx), sqlEx);}else if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getDataIntegrityViolationCodes(), errorCode) >= 0) {logTranslation(task, sql, sqlEx, false);return new DataIntegrityViolationException(buildMessage(task, sql, sqlEx), sqlEx);}else if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getPermissionDeniedCodes(), errorCode) >= 0) {logTranslation(task, sql, sqlEx, false);return new PermissionDeniedDataAccessException(buildMessage(task, sql, sqlEx), sqlEx);}else if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getDataAccessResourceFailureCodes(), errorCode) >= 0) {logTranslation(task, sql, sqlEx, false);return new DataAccessResourceFailureException(buildMessage(task, sql, sqlEx), sqlEx);}else if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getTransientDataAccessResourceCodes(), errorCode) >= 0) {logTranslation(task, sql, sqlEx, false);return new TransientDataAccessResourceException(buildMessage(task, sql, sqlEx), sqlEx);}else if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getCannotAcquireLockCodes(), errorCode) >= 0) {logTranslation(task, sql, sqlEx, false);return new CannotAcquireLockException(buildMessage(task, sql, sqlEx), sqlEx);}else if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getDeadlockLoserCodes(), errorCode) >= 0) {logTranslation(task, sql, sqlEx, false);return new DeadlockLoserDataAccessException(buildMessage(task, sql, sqlEx), sqlEx);}else if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getCannotSerializeTransactionCodes(), errorCode) >= 0) {logTranslation(task, sql, sqlEx, false);return new CannotSerializeTransactionException(buildMessage(task, sql, sqlEx), sqlEx);}}}// 如果沒有匹配，返回 null，由 fallback 翻譯器繼續if (logger.isDebugEnabled()) {String codes;if (sqlErrorCodes != null && sqlErrorCodes.isUseSqlStateForTranslation()) {codes = "SQL state '" + sqlEx.getSQLState() + "', error code '" + sqlEx.getErrorCode();}else {codes = "Error code '" + sqlEx.getErrorCode() + "'";}logger.debug("Unable to translate SQLException with " + codes + ", will now try the fallback translator");}return null;
}

錯誤碼配置來源

SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator 使用 SQLErrorCodes 對象，該對象包含各種數據庫的錯誤碼映射。

配置文件：
org/springframework/jdbc/support/sql-error-codes.xml（Spring 內置），如MySQL部分如下：

<bean id="MySQL" class="org.springframework.jdbc.support.SQLErrorCodes"><property name="databaseProductNames"><list><value>MySQL</value><value>MariaDB</value></list></property><property name="badSqlGrammarCodes"><value>1054,1064,1146</value></property><property name="duplicateKeyCodes"><value>1062</value></property><property name="dataIntegrityViolationCodes"><value>630,839,840,893,1169,1215,1216,1217,1364,1451,1452,1557</value></property><property name="dataAccessResourceFailureCodes"><value>1</value></property><property name="cannotAcquireLockCodes"><value>1205,3572</value></property><property name="deadlockLoserCodes"><value>1213</value></property>
</bean>

Spring 會根據 DataSource 的元數據（DatabaseMetaData.getDatabaseProductName()） 自動選擇對應數據庫的錯誤碼配置。

SQLStateSQLExceptionTranslator

SQLStateSQLExceptionTranslator會根據 SQLException 的 SQLState（標準 SQL 錯誤碼）來轉換為 Spring的DataAccessException

SQLState

SQLState 是 JDBC 提供的標準錯誤碼，用于標識數據庫操作的錯誤或狀態，一般由5 位字符串，前兩位：表示錯誤類別（Class Code），后兩/三位：表示具體錯誤子類（Subclass Code）

核心源碼

@Override
@Nullable
protected DataAccessException doTranslate(String task, @Nullable String sql, SQLException ex) {// 提取 SQLException 的 SQLState（標準5位錯誤碼）,取前兩位作為“異常類別”String sqlState = getSqlState(ex);if (sqlState != null && sqlState.length() >= 2) {String classCode = sqlState.substring(0, 2);if (logger.isDebugEnabled()) {logger.debug("Extracted SQL state class '" + classCode + "' from value '" + sqlState + "'");}// 根據 SQLState 類匹配 Spring 異常if (BAD_SQL_GRAMMAR_CODES.contains(classCode)) {return new BadSqlGrammarException(task, (sql != null ? sql : ""), ex);}else if (DATA_INTEGRITY_VIOLATION_CODES.contains(classCode)) {return new DataIntegrityViolationException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}else if (DATA_ACCESS_RESOURCE_FAILURE_CODES.contains(classCode)) {return new DataAccessResourceFailureException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}else if (TRANSIENT_DATA_ACCESS_RESOURCE_CODES.contains(classCode)) {return new TransientDataAccessResourceException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}else if (CONCURRENCY_FAILURE_CODES.contains(classCode)) {return new ConcurrencyFailureException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}}// 超時處理，檢查異常類名是否包含 “Timeout”，如果是則返回 QueryTimeoutExceptionif (ex.getClass().getName().contains("Timeout")) {return new QueryTimeoutException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}// 如果沒有匹配到任何類別，最終可能被封裝為 UncategorizedSQLExceptionreturn null;
}

SQLExceptionSubclassTranslator

主要作用是將標準的 java.sql.SQLException 及其子類異常轉換為 Spring 自己定義的.DataAccessException異常體系。

核心源碼

@Override
@Nullable
protected DataAccessException doTranslate(String task, @Nullable String sql, SQLException ex) {if (ex instanceof SQLTransientException) {// 處理“瞬時異常”（Transient）：這類異常可能在稍后重試時成功。// 例如：數據庫死鎖、查詢超時等。// 根據更具體的子類進行精細翻譯if (ex instanceof SQLTransientConnectionException) {//連接相關的瞬時異常，例如連接池暫時無法獲取連接return new TransientDataAccessResourceException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}else if (ex instanceof SQLTransactionRollbackException) { // 事務回滾異常，例如死鎖return new ConcurrencyFailureException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}else if (ex instanceof SQLTimeoutException) { // 查詢執行超時return new QueryTimeoutException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}}// 處理“非瞬時異常”（Non-Transient）：這類異常通常不是重試能解決的，是更根本性的報錯。else if (ex instanceof SQLNonTransientException) {if (ex instanceof SQLNonTransientConnectionException) {//  連接相關的非瞬時異常，例如無法建立數據庫連接、用戶名密碼錯誤return new DataAccessResourceFailureException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}//數據問題，例如數據類型錯誤、數據超出長度else if (ex instanceof SQLDataException) {return new DataIntegrityViolationException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}// 完整性約束違反else if (ex instanceof SQLIntegrityConstraintViolationException) {return new DataIntegrityViolationException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}// 授權失敗，例如權限不足else if (ex instanceof SQLInvalidAuthorizationSpecException) {return new PermissionDeniedDataAccessException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}else if (ex instanceof SQLSyntaxErrorException) {// 無效的SQL語法return new BadSqlGrammarException(task, (sql != null ? sql : ""), ex);}else if (ex instanceof SQLFeatureNotSupportedException) {return new InvalidDataAccessApiUsageException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}}// 處理“可恢復異常”：這類異常介于瞬態和非瞬態之間，應用程序可能能夠從中恢復。// 例如：連接意外中斷后可能重新連接成功。else if (ex instanceof SQLRecoverableException) {return new RecoverableDataAccessException(buildMessage(task, sql, ex), ex);}// 如果傳入的SQLException不屬于任何已知的標準子類，則返回null。return null;
}

邏輯總結

基于 instanceof 對 SQLException 進行類型檢查，將其分為三大類：

  • SQLTransientException：瞬時異常。通常意味著操作可以稍后重試并可能成功（如死鎖、超時）。
  • SQLNonTransientException：非瞬時異常。意味著存在根本性問題，重試無法解決（如語法錯誤、違反約束）。
  • SQLRecoverableException：可恢復異常。一種中間狀態，應用程序或許能恢復（如連接中斷后重連）。

調用順序

  1. SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator默認優先使用的轉換器，它依賴于 sql-error-codes.xml 配置文件，將特定數據庫的錯誤代碼映射到最具體DataAccessException 子類
  2. SQLExceptionSubclassTranslator，按 JDBC 標準子類
  3. SQLStateSQLExceptionTranslator，按 SQLState 前兩位

在每個Translator的構造方法中代碼中可以看到，通過 setFallbackTranslator 把鏈路串起來：

SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator

public SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator() {setFallbackTranslator(new SQLExceptionSubclassTranslator());
}

SQLExceptionSubclassTranslator

public SQLExceptionSubclassTranslator() {setFallbackTranslator(new SQLStateSQLExceptionTranslator());
}

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