Java異常處理機(jī)制深入理解

更新時(shí)間：2022年01月18日 17:07:27 作者：海綿寶寶養(yǎng)的的小窩

如果某個(gè)方法不能按照正常的途徑完成任務(wù)，就可以通過(guò)另一種路徑退出方法。在這種情況下會(huì)拋出一個(gè)封裝了錯(cuò)誤信息的對(duì)象。此時(shí)，這個(gè)方法會(huì)立刻退出同時(shí)不返回任何值。另外，調(diào)用這個(gè)方法的其他代碼也無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行，異常處理機(jī)制會(huì)將代碼執(zhí)行交給異常處理器

1.初識(shí)異常

我們?cè)趯?xiě)代碼的時(shí)候都或多或少碰到了大大小小的異常，例如：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1,2,3};
        System.out.println(arr[5]);
    }
}

當(dāng)我們數(shù)組越界時(shí)，編譯器會(huì)給我們報(bào)數(shù)組越界，并提示哪行出了錯(cuò)。

再比如：

class Test{    
    int num = 10;
    public static void main(String[] args) {
        Test test = null;
        System.out.println(test.num);
    }
}

當(dāng)我們嘗試用使用空對(duì)象時(shí)，編譯器也會(huì)報(bào)空指針異常：

那么究竟什么是異常?

所謂異常指的就是程序在運(yùn)行時(shí) 出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)通知調(diào)用者的一種機(jī)制 .

關(guān)鍵字 "運(yùn)行時(shí)" ,有些錯(cuò)誤是這樣的, 例如將 System.out.println 拼寫(xiě)錯(cuò)了, 寫(xiě)成了

system.out.println. 此時(shí)編譯過(guò)程中就會(huì)出錯(cuò), 這是 "編譯期" 出錯(cuò).

而運(yùn)行時(shí)指的是程序已經(jīng)編譯通過(guò)得到 class 文件了 , 再由 JVM 執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤 .

2.異常的基本用法

Java異常處理依賴(lài)于5個(gè)關(guān)鍵字：try、catch、finally、throws、throw。下面來(lái)逐一介紹下。

①try：try塊中主要放置可能會(huì)產(chǎn)生異常的代碼塊。如果執(zhí)行try塊里的業(yè)務(wù)邏輯代碼時(shí)出現(xiàn)異

常，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)異常對(duì)象，該異常對(duì)象被提交給運(yùn)行環(huán)境，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為拋出

（throw）異常。Java環(huán)境收到異常對(duì)象時(shí)，會(huì)尋找合適的catch塊（在本方法或是調(diào)用方

法）。

②catch: catch 代碼塊中放的是出現(xiàn)異常后的處理行為，也可以寫(xiě)此異常出錯(cuò)的原因或者打

印棧上的錯(cuò)誤信息。但catch語(yǔ)句不能為空，因?yàn)橐坏atch語(yǔ)句寫(xiě)為空，就代表忽略了此

異常。如：

空的catch塊會(huì)使異常達(dá)不到應(yīng)有的目的，即強(qiáng)迫你處理異常的情況。忽略異常就如同忽略

火警信號(hào)一樣——若把火警信號(hào)關(guān)掉了，當(dāng)真正的火災(zāi)發(fā)生時(shí)，就沒(méi)有人能看到火警信號(hào)

了?；蛟S你會(huì)僥幸逃過(guò)一劫，或許結(jié)果將是災(zāi)難性的。每當(dāng)見(jiàn)到空的catch塊時(shí)，我們都應(yīng)該

警鐘長(zhǎng)鳴。

當(dāng)然也有一種情況可以忽略異常，即關(guān)閉fileinputstream（讀寫(xiě)本地文件）的時(shí)候。因?yàn)槟氵€

沒(méi)有改變文件的狀態(tài)，因此不必執(zhí)行任何恢復(fù)動(dòng)作，并且已經(jīng)從文件中讀取到所需要的信

息，因此不必終止正在進(jìn)行的操作。

③finally：finally 代碼塊中的代碼用于處理善后工作, 會(huì)在最后執(zhí)行，也一定會(huì)被執(zhí)行。當(dāng)遇

到try或catch中return或throw之類(lèi)可以終止當(dāng)前方法的代碼時(shí)，jvm會(huì)先去執(zhí)行finally中的語(yǔ)

句，當(dāng)finally中的語(yǔ)句執(zhí)行完畢后才會(huì)返回來(lái)執(zhí)行try/catch中的return，throw語(yǔ)句。如果

finally中有return或throw，那么將執(zhí)行這些語(yǔ)句，不會(huì)在執(zhí)行try/catch中的return或throw語(yǔ)

句。finally塊中一般寫(xiě)的是關(guān)閉資源之類(lèi)的代碼。但是我們一般不在finally語(yǔ)句中加入return

語(yǔ)句，因?yàn)樗麜?huì)覆蓋掉try中執(zhí)行的return語(yǔ)句。例如：

finally將最后try執(zhí)行的return 10覆蓋了，最后結(jié)果返回了20.

④throws：在方法的簽名中，用于拋出此方法中的異常給調(diào)用者，調(diào)用者可以選擇捕獲或者

拋出，如果所有方法（包括main）都選擇拋出（或者沒(méi)有合適的處理異常的方式，即異常類(lèi)

型不匹配）那么最終將會(huì)拋給JVM，就會(huì)像我們之前沒(méi)使用try、catch語(yǔ)句一樣。JVM打印出

棧軌跡（異常鏈）。

⑤throw：用于拋出一個(gè)具體的異常對(duì)象。常用于自定義異常類(lèi)中。

ps：

關(guān)于 "調(diào)用棧"，方法之間是存在相互調(diào)用關(guān)系的, 這種調(diào)用關(guān)系我們可以用 "調(diào)用棧" 來(lái)描述.

在 JVM 中有一塊內(nèi)存空間稱(chēng)為 "虛擬機(jī)棧" 專(zhuān)門(mén)存儲(chǔ)方法之間的調(diào)用關(guān)系. 當(dāng)代碼中出現(xiàn)異常

的時(shí)候, 我們就可以使用 e.printStackTrace() 的方式查看出現(xiàn)異常代碼的調(diào)用棧，一般寫(xiě)在catch語(yǔ)句中。

異常處理流程

程序先執(zhí)行 try 中的代碼
如果 try 中的代碼出現(xiàn)異常, 就會(huì)結(jié)束 try 中的代碼, 看和 catch 中的異常類(lèi)型是否匹配.
如果找到匹配的異常類(lèi)型, 就會(huì)執(zhí)行 catch 中的代碼
如果沒(méi)有找到匹配的異常類(lèi)型, 就會(huì)將異常向上傳遞到上層調(diào)用者.
無(wú)論是否找到匹配的異常類(lèi)型, finally 中的代碼都會(huì)被執(zhí)行到(在該方法結(jié)束之前執(zhí)行).
如果上層調(diào)用者也沒(méi)有處理的了異常, 就繼續(xù)向上傳遞.
一直到 main 方法也沒(méi)有合適的代碼處理異常, 就會(huì)交給 JVM 來(lái)進(jìn)行處理, 此時(shí)程序就會(huì)異常終止.

3.為什么要使用異常？

存在即合理，舉個(gè)例子

             //不使用異常
        int[] arr = {1, 2, 3};
 
        System.out.println("before");
 
        System.out.println(arr[100]);
 
        System.out.println("after");

當(dāng)我們不使用異常時(shí)，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常程序直接崩潰，后面的after也沒(méi)有打印。

               //使用異常
        int[] arr = {1, 2, 3};
 
        try {
 
            System.out.println("before");
 
            System.out.println(arr[100]);
 
            System.out.println("after");
 
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            //	打印出現(xiàn)異常的調(diào)用棧
 
            e.printStackTrace();
 
        }
 
        System.out.println("after try catch");

當(dāng)我們使用了異常，雖然after也沒(méi)有執(zhí)行，但程序并沒(méi)有直接崩潰，后面的sout語(yǔ)句還是執(zhí)行了

這不就是異常的作用所在嗎？

再舉個(gè)例子，當(dāng)玩王者榮耀時(shí)，突然斷網(wǎng)，他不會(huì)讓你直接程序崩潰吧，而是給你斷線重連的機(jī)會(huì)吧：

我們?cè)儆脗未a演示一把王者榮耀的對(duì)局過(guò)程：

不使用異常處理
boolean ret = false;
 
ret = 登陸游戲();
 
if (!ret) {
 
處理登陸游戲錯(cuò)誤;
 
return;
 
}
 
ret = 開(kāi)始匹配();
 
if (!ret) {
 
處理匹配錯(cuò)誤;
 
return;
 
}
ret = 游戲確認(rèn)();
 
if (!ret) {
 
處理游戲確認(rèn)錯(cuò)誤;
 
return;
 
}
ret = 選擇英雄();
 
if (!ret) {
 
處理選擇英雄錯(cuò)誤;
 
return;
 
}
 
ret = 載入游戲畫(huà)面();
 
if (!ret) {
 
處理載入游戲錯(cuò)誤;
 
return;
 
}
 
......

使用異常處理
try {
 
登陸游戲();
 
開(kāi)始匹配();
 
游戲確認(rèn)();
 
選擇英雄();
 
載入游戲畫(huà)面();
 
...
 
} catch (登陸游戲異常) {
 
處理登陸游戲異常;
 
} catch (開(kāi)始匹配異常) {
 
處理開(kāi)始匹配異常;
 
} catch (游戲確認(rèn)異常) {
 
處理游戲確認(rèn)異常;
 
} catch (選擇英雄異常) {
 
處理選擇英雄異常;
 
} catch (載入游戲畫(huà)面異常) {
 
處理載入游戲畫(huà)面異常;
 
}
......

我們能明顯的看到不使用異常時(shí)，正確流程和錯(cuò)誤處理代碼混在一起，不易于分辨，而用了

異常后，能更易于理解代碼。

當(dāng)然使用異常的好處還遠(yuǎn)不止于此，我們可以在try、catch語(yǔ)句中加入信息提醒功能，比如你

開(kāi)發(fā)了一個(gè)軟件，當(dāng)那個(gè)軟件出現(xiàn)異常時(shí)，發(fā)個(gè)信息提醒你及時(shí)去修復(fù)。博主就做了一個(gè)小

小的qq郵箱信息提醒功能，源碼在碼云，有興趣的可以去看看呀！需要配置qq郵箱pop3服

務(wù)，友友們可以去查查怎么開(kāi)啟呀，我們主旨不是這個(gè)所以不教怎么開(kāi)啟了。演示一下：

別群發(fā)消息哦，不然可能會(huì)被封號(hào)？？？

異常應(yīng)只用于異常的情況

try{
   int i = 0;
   while(true)
       System.out.println(a[i++]);
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
 }

這段代碼有什么用？看起來(lái)根本不明顯，這正是它沒(méi)有真正被使用的原因。事實(shí)證明，作為

一個(gè)要對(duì)數(shù)組元素進(jìn)行遍歷的實(shí)現(xiàn)方式，它的構(gòu)想是非常拙劣的。當(dāng)這個(gè)循環(huán)企圖訪問(wèn)數(shù)組

邊界之外的第一個(gè)數(shù)組元素時(shí)，用拋出（throw）、捕獲（catch）、

忽略（ArrayIndexOutOfBoundsException）的手段來(lái)達(dá)到終止無(wú)限循環(huán)的目的。假定它與數(shù)

組循環(huán)是等價(jià)的，對(duì)于任何一個(gè)Java程序員來(lái)講，下面的標(biāo)準(zhǔn)模式一看就會(huì)明白：

for(int m : a)
   System.out.println(m);

為什么優(yōu)先異常的模式,而不是用行之有效標(biāo)準(zhǔn)模式呢？

可能是被誤導(dǎo)了，企圖利用異常機(jī)制提高性能，因?yàn)閖vm每次訪問(wèn)數(shù)組都需要判斷下標(biāo)是否越

界，他們認(rèn)為循環(huán)終止被隱藏了，但是在foreach循環(huán)中仍然可見(jiàn)，這無(wú)疑是多余的,應(yīng)該避

免。

上面想法有三個(gè)錯(cuò)誤:

1.異常機(jī)制設(shè)計(jì)的初衷是用來(lái)處理不正常的情況,所以JVM很少對(duì)它們進(jìn)行優(yōu)化。

2.代碼放在try…catch中反而阻止jvm本身要執(zhí)行的某些特定優(yōu)化。

3.對(duì)數(shù)組進(jìn)行遍歷的標(biāo)準(zhǔn)模式并不會(huì)導(dǎo)致冗余的檢查。

這個(gè)例子的教訓(xùn)很簡(jiǎn)單：顧名思義，異常應(yīng)只用于異常的情況下，它們永遠(yuǎn)不應(yīng)該用于正常

的控制流。

總結(jié)：異常是為了在異常情況下使用而設(shè)計(jì)的，不要用于一般的控制語(yǔ)句。

4. 異常的種類(lèi)

在Java中提供了三種可拋出結(jié)構(gòu)：受查異常（checked exception）、運(yùn)行時(shí)異常（run-time exception）和錯(cuò)誤（error）。

（補(bǔ)充）

4.1 受查異常

什么是受查異常？只要不是派生于error或runtime的異常類(lèi)都是受查異常。舉個(gè)例子：

我們自定義兩個(gè)異常類(lèi)和一個(gè)接口，以及一個(gè)測(cè)試類(lèi)

interface IUser {
    void changePwd() throws SafeException,RejectException;
}
 
class SafeException extends Exception {//因?yàn)槔^承的是execption，所以是受查異常類(lèi)
 
    public SafeException() {
 
    }
 
    public SafeException(String message) {
        super(message);
    }
 
}
 
class RejectException extends Exception {//因?yàn)槔^承的是execption，所以是受查異常類(lèi)
 
    public RejectException() {
 
    }
    public RejectException(String message) {
        super(message);
    }
}
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IUser user = null;
        user.changePwd();
    }
}

我們發(fā)現(xiàn)test測(cè)試類(lèi)中user使用方法報(bào)錯(cuò)了，因?yàn)閖ava認(rèn)為checked異常都是可以再編譯階

段被處理的異常，所以它強(qiáng)制程序處理所有的checked異常，java程序必須顯式處checked

異常，如果程序沒(méi)有處理，則在編譯時(shí)會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，無(wú)法通過(guò)編譯。

解決方案：

①try、catch包裹

 IUser user = null;
        try {
            user.changePwd();
        }catch (SafeException e){
            e.printStackTrace();
        }
        catch (RejectException e){
            e.printStackTrace();
        }

②拋出異常，將處理動(dòng)作交給上級(jí)調(diào)用者，調(diào)用者在調(diào)用這個(gè)方法時(shí)還是要寫(xiě)一遍try、catch

包裹語(yǔ)句的，所以這個(gè)其實(shí)是相當(dāng)于聲明，讓調(diào)用者知道這個(gè)函數(shù)需要拋出異常

public static void main(String[] args) throws SafeException, RejectException {
        IUser user = null;
        user.changePwd();
    }

4.2非受查異常

派生于error或runtime類(lèi)的所有異常類(lèi)就是非受查異常。

可以這么說(shuō)，我們現(xiàn)在寫(xiě)程序遇到的異常大部分都是非受查異常，程序直接崩潰，后面的也

不執(zhí)行。

像空指針異常、數(shù)組越界異常、算術(shù)異常等，都是非受查異常。由編譯器運(yùn)行時(shí)給你檢查出

來(lái)的，所以也叫作運(yùn)行時(shí)異常。

5.如何使用異常

避免不必要的使用受查異常

如果不能阻止異常條件的產(chǎn)生，并且一旦產(chǎn)生異常，程序員可以立即采取有用的動(dòng)作，這種

受查異常才是可取的。否則，更適合用非受查異常。這種例子就是

CloneNotSuppportedException（受查異常）。它是被Object.clone拋出來(lái)的，Object.clone

只有在實(shí)現(xiàn)了Cloneable的對(duì)象上才可以被調(diào)用。

被一個(gè)方法單獨(dú)拋出的受查異常，會(huì)給程序員帶來(lái)非常高的額外負(fù)擔(dān)，如果這個(gè)方法還有其

他的受查異常，那么它被調(diào)用是一定已經(jīng)出現(xiàn)在一個(gè)try塊中，所以這個(gè)異常只需要另外一個(gè)

catch塊。但當(dāng)只拋出一個(gè)受查異常時(shí)，僅僅一個(gè)異常就會(huì)導(dǎo)致該方法不得不處于try塊中，也

就導(dǎo)致了使用這個(gè)方法的類(lèi)都不得不使用try、catch語(yǔ)句，使代碼可讀性也變低了。

受查異常使接口聲明脆弱，比如一開(kāi)始一個(gè)接口只有一個(gè)聲明異常

interfaceUser{  
    //修改用戶名，拋出安全異常  
    publicvoid changePassword() throws MySecurityExcepiton; 
}

但隨著系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)接口的類(lèi)越來(lái)越多，突然發(fā)現(xiàn)changePassword還需要拋出另一個(gè)異

常，那么實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口的所有類(lèi)也都要追加對(duì)這個(gè)新異常的處理，這個(gè)工程量就很大了。

總結(jié)：如果不是非用不可，盡量使用非受查異常，或?qū)⑹懿楫惓＾D(zhuǎn)為非受查異常。

6.自定義異常

我們用自定義異常來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)登錄報(bào)錯(cuò)的小應(yīng)用

class NameException extends RuntimeException{//用戶名錯(cuò)誤異常
    public NameException(String message){
        super(message);
    }
}
class PasswordException extends RuntimeException{//密碼錯(cuò)誤異常
    public PasswordException(String message){
        super(message);
    }
}

test類(lèi)來(lái)測(cè)試運(yùn)行

public class Test {
    private static final String name = "bit";
    private static final String password ="123";
 
    public static void Login(String name,String password) throws NameException,PasswordException{
        try{
            if(!Test.name.equals(name)){
                throw new NameException("用戶名錯(cuò)誤！");
            }
        }catch (NameException e){
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            if(!Test.password.equals(password)){
                throw new PasswordException("密碼錯(cuò)誤");
            }
        }catch (PasswordException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String name = scanner.nextLine();
        String password = scanner.nextLine();
        Login(name,password);
    }
}