1. 異常概述

1.1 什么是程序的異常

在使用計算機語言進行項目開發(fā)的過程中，即使程序員把代碼寫得盡善盡美，在系統(tǒng)的運行過程中仍然會遇到一些問題，因為很多問題不是靠代碼能夠避免的。

異常 ：指的是程序在執(zhí)行過程中，出現(xiàn)的非正常情況，如果不處理最終會導致JVM的非正常停止。

異常指的并不是語法錯誤和邏輯錯誤。語法錯了，編譯不通過，不會產(chǎn)生字節(jié)碼文件，根本不能運行。代碼邏輯錯誤，只是沒有得到想要的結(jié)果，例如：求a與b的和，你寫成了a-b。

1.2 異常的拋出機制

Java中把不同的異常用不同的類表示，一旦發(fā)生某種異常，就創(chuàng)建該異常類型的對象，并且拋出（throw）。然后程序員可以捕獲(catch)到這個異常對象，并處理；如果沒有捕獲(catch)這個異常對象，那么這個異常對象將會導致程序終止。

模擬程序會產(chǎn)生一個數(shù)組角標越界異常（ArrayIndexOfBoundsException）：

public class ArrayTools {
    // 對給定的數(shù)組通過給定的角標獲取元素。
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}
//測試類
public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}

上述程序執(zhí)行過程圖解：

1.3 如何對待異常

對于程序出現(xiàn)的異常，一般有兩種解決方法：一是遇到錯誤就終止程序的運行。另一種方法是程序員在編寫程序時，就充分考慮到各種可能發(fā)生的異常和錯誤，極力預防和避免。實在無法避免的，要編寫相應的代碼進行異常的檢測、以及異常的處理，保證代碼的健壯性。

2. Java異常體系

2.1 Throwable

Throwable中的常用方法：

• public void printStackTrace()：打印異常的詳細信息。

包含了異常的類型、異常的原因、異常出現(xiàn)的位置、在開發(fā)和調(diào)試階段都得使用printStackTrace。

• public String getMessage()：獲取發(fā)生異常的原因。

2.2 Error 和 Exception

Throwable可分為兩類：Error和Exception。分別對應著java.lang.Error與java.lang.Exception兩個類。

Error：Java虛擬機無法解決的嚴重問題。如：JVM系統(tǒng)內(nèi)部錯誤、資源耗盡等嚴重情況。一般不編寫針對性的代碼進行處理。

• 例如：StackOverflowError（棧內(nèi)存溢出）和OutOfMemoryError（堆內(nèi)存溢出，簡稱OOM）。

Exception: 其它因編程錯誤或偶然的外在因素導致的一般性問題，需要使用針對性的代碼進行處理，使程序繼續(xù)運行。否則一旦發(fā)生異常，程序也會掛掉。

• 空指針訪問
• 試圖讀取不存在的文件
• 網(wǎng)絡連接中斷
• 數(shù)組角標越界
• …

說明：

• 無論是Error還是Exception，還有很多子類，異常的類型非常豐富。當代碼運行出現(xiàn)異常時，特別是我們不熟悉的異常時，不要緊張，把異常的類名，找到對應API中去了解是什么類型的異常。

2.3 編譯時異常和運行時異常

Java程序的執(zhí)行分為編譯時過程和運行時過程。有的錯誤只有在運行時才會發(fā)生。

根據(jù)異?？赡艹霈F(xiàn)的階段，可以將異常分為：

• 編譯時期異常（即checked異常、受檢異常）：在代碼編譯階段，編譯器就能明確警示當前代碼可能發(fā)生（不是一定發(fā)生）xx異常，并明確督促程序員提前編寫處理它的代碼。如果程序員沒有編寫對應的異常處理代碼，則編譯器就會直接判定編譯失敗，從而不能生成字節(jié)碼文件。通常，這類異常的發(fā)生不是由程序員的代碼引起的，或者不是靠加簡單判斷就可以避免的，例如：FileNotFoundException（文件找不到異常）。
• 運行時期異常（即runtime異常、unchecked異常、非受檢異常）：在代碼編譯階段，編譯器完全不做任何檢查，無論該異常是否會發(fā)生，編譯器都不給出任何提示。只有等代碼運行起來并確實發(fā)生了xx異常，它才能被發(fā)現(xiàn)。通常，這類異常是由程序員的代碼編寫不當引起的，只要稍加判斷，或者細心檢查就可以避免。
• java.lang.RuntimeException:類及它的子類都是運行時異常。比如：ArrayIndexOutOfBoundsException:數(shù)組下標越界異常，ClassCastException類型轉(zhuǎn)換異常。

3. 常見的錯誤和異常

3.1 Error

最常見的就是VirtualMachineError，它有兩個經(jīng)典的子類：StackOverflowError、OutOfMemoryError。

@Test
public void test01(){
    //StackOverflowError
    recursion();
}
public void recursion(){ //遞歸方法
    recursion(); 
}

@Test
public void test02(){
    //OutOfMemoryError
    //方式一：
    int[] arr = new int[Integer.MAX_VALUE];
}

3.2 運行時異常

@Test
public void test05(){
    int a = 1;
    int b = 0;
    //ArithmeticException
    System.out.println(a/b);
}

3.3 編譯時異常

@Test
public void test06() {
    Thread.sleep(1000);//休眠1秒  InterruptedException
}

4. 異常的處理

4.1 異常處理概述

在編寫程序時，經(jīng)常要在可能出現(xiàn)錯誤的地方加上檢測的代碼，如進行x/y運算時，要檢測分母為0，數(shù)據(jù)為空，輸入的不是數(shù)據(jù)而是字符等。過多的if-else分支會導致程序的代碼加長、臃腫，可讀性差，程序員需要花很大的精力“堵漏洞”。因此采用異常處理機制。

Java異常處理:

Java采用的異常處理機制，是將異常處理的程序代碼集中在一起，與正常的程序代碼分開，使得程序簡潔、優(yōu)雅，并易于維護。

Java異常處理的方式：

• 方式一： try-catch-finally
• 方式二： throws + 異常類型

4.2 捕獲異常（try-catch-finally）

Java提供了異常處理的抓拋模型。

• Java程序的執(zhí)行過程中如出現(xiàn)異常，會生成一個異常類對象，該異常對象將被提交給Java運行時系統(tǒng)，這個過程稱為拋出(throw)異常。
• 如果一個方法內(nèi)拋出異常，該異常對象會被拋給調(diào)用者方法中處理。如果異常沒有在調(diào)用者方法中處理，它繼續(xù)被拋給這個調(diào)用方法的上層方法。這個過程將一直繼續(xù)下去，直到異常被處理。這一過程稱為捕獲(catch)異常。
• 如果一個異?；氐絤ain()方法，并且main()也不處理，則程序運行終止。

4.2.1 try-catch-finally基本格式

try{
	......	//可能產(chǎn)生異常的代碼
}
catch( 異常類型1 e ){
	......	//當產(chǎn)生異常類型1型異常時的處置措施
}
catch( 異常類型2 e ){
	...... 	//當產(chǎn)生異常類型2型異常時的處置措施
}  
finally{
	...... //無論是否發(fā)生異常，都無條件執(zhí)行的語句
} 

1、整體執(zhí)行過程：

當某段代碼可能發(fā)生異常，不管這個異常是編譯時異常（受檢異常）還是運行時異常（非受檢異常），我們都可以使用try塊將它括起來，并在try塊下面編寫catch分支嘗試捕獲對應的異常對象。

• 如果在程序運行時，try塊中的代碼沒有發(fā)生異常，那么catch所有的分支都不執(zhí)行。
• 如果在程序運行時，try塊中的代碼發(fā)生了異常，根據(jù)異常對象的類型，將從上到下選擇第一個匹配的catch分支執(zhí)行。此時try中發(fā)生異常的語句下面的代碼將不執(zhí)行，而整個try…catch之后的代碼可以繼續(xù)運行。
• 如果在程序運行時，try塊中的代碼發(fā)生了異常，但是所有catch分支都無法匹配（捕獲）這個異常，那么JVM將會終止當前方法的執(zhí)行，并把異常對象“拋”給調(diào)用者。如果調(diào)用者不處理，程序就掛了。

2、try：

捕獲異常的第一步是用try{…}語句塊選定捕獲異常的范圍，將可能出現(xiàn)異常的業(yè)務邏輯代碼放在try語句塊中。

3、catch (Exceptiontype e)

• catch分支，分為兩個部分，catch()中編寫異常類型和異常參數(shù)名，{}中編寫如果發(fā)生了這個異常，要做什么處理的代碼。
• 如果明確知道產(chǎn)生的是何種異常，可以用該異常類作為catch的參數(shù)；也可以用其父類作為catch的參數(shù)。
• 比如：可以用ArithmeticException類作為參數(shù)的地方，就可以用RuntimeException類作為參數(shù)，或者用所有異常的父類Exception類作為參數(shù)。但不能是與ArithmeticException類無關的異常，如NullPointerException（catch中的語句將不會執(zhí)行）。
• 每個try語句塊可以伴隨一個或多個catch語句，用于處理可能產(chǎn)生的不同類型的異常對象。
• 如果有多個catch分支，并且多個異常類型有父子類關系，必須保證小的子異常類型在上，大的父異常類型在下。否則，報錯。
• catch中常用異常處理的方式
  • public String getMessage()：獲取異常的描述信息，返回字符串
  • public void printStackTrace()：打印異常的跟蹤棧信息并輸出到控制臺。包含了異常的類型、異常的原因、還包括異常出現(xiàn)的位置，在開發(fā)和調(diào)試階段，都得使用printStackTrace()。

4.2.2 finally使用及舉例

• 因為異常會引發(fā)程序跳轉(zhuǎn)，從而會導致有些語句執(zhí)行不到。而程序中有一些特定的代碼無論異常是否發(fā)生，都需要執(zhí)行。例如，數(shù)據(jù)庫連接、輸入流輸出流、Socket連接、Lock鎖的關閉等，這樣的代碼通常就會放到finally塊中。所以，我們通常將一定要被執(zhí)行的代碼聲明在finally中。
  • 唯一的例外，使用 System.exit(0) 來終止當前正在運行的 Java 虛擬機。
• 不論在try代碼塊中是否發(fā)生了異常事件，catch語句是否執(zhí)行，catch語句是否有異常，catch語句中是否有return，finally塊中的語句都會被執(zhí)行。
• finally語句和catch語句是可選的，但finally不能單獨使用。

4.3 聲明拋出異常類型（throws）

如果在編寫方法體的代碼時，某句代碼可能發(fā)生某個編譯時異常，不處理編譯不通過，但是在當前方法體中可能不適合處理或無法給出合理的處理方式，則此方法應顯示地聲明拋出異常，表明該方法將不對這些異常進行處理，而由該方法的調(diào)用者負責處理。

具體方式： 在方法聲明中用throws語句可以聲明拋出異常的列表，throws后面的異常類型可以是方法中產(chǎn)生的異常類型，也可以是它的父類。

4.3.1 throws基本格式

聲明異常格式：

修飾符 返回值類型 方法名(參數(shù)) throws 異常類名1,異常類名2…{ }

在throws后面可以寫多個異常類型，用逗號隔開。

public void readFile(String file)  throws FileNotFoundException,IOException {
	...
	// 讀文件的操作可能產(chǎn)生FileNotFoundException或IOException類型的異常
	FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
    //...
}

throws后面也可以寫運行時異常類型，只是運行時異常類型，寫或不寫對于編譯器和程序執(zhí)行來說都沒有任何區(qū)別。如果寫了，唯一的區(qū)別就是調(diào)用者調(diào)用該方法后，使用try…catch結(jié)構(gòu)時，IDEA可以獲得更多的信息，需要添加哪種catch分支。

4.3.2 方法重寫中throws的要求

方法重寫時：

（1）方法名必須相同

（2）形參列表必須相同

（3）返回值類型

• 基本數(shù)據(jù)類型和void：必須相同
• 引用數(shù)據(jù)類型：<=

（4）權(quán)限修飾符：>=，而且要求父類被重寫方法在子類中是可見的

（5）不能是static，final修飾的方法

對于throws異常列表要求：

• 如果父類被重寫方法的方法簽名后面沒有 “throws 編譯時異常類型”，那么重寫方法時，方法簽名后面也不能出現(xiàn)“throws 編譯時異常類型”。
• 如果父類被重寫方法的方法簽名后面有 “throws 編譯時異常類型”，那么重寫方法時，throws的編譯時異常類型必須 <= 被重寫方法throws的編譯時異常類型，或者不throws編譯時異常。
• 方法重寫，對于“throws 運行時異常類型”沒有要求。

4.4 兩種異常處理方式的選擇

對于異常，使用相應的處理方式。此時的異常，主要指的是編譯時異常

• 如果程序代碼中，涉及到資源的調(diào)用（流、數(shù)據(jù)庫連接、網(wǎng)絡連接等），則必須考慮使用try-catch-finally來處理，保證不出現(xiàn)內(nèi)存泄漏。
• 如果父類被重寫的方法沒有throws異常類型，則子類重寫的方法中如果出現(xiàn)異常，只能考慮使用try-catch-finally進行處理，不能throws。
• 開發(fā)中，方法a中依次調(diào)用了方法b,c,d等方法，方法b,c,d之間是遞進關系。此時，如果方法b,c,d中有異常，我們通常選擇使用throws，而方法a中通常選擇使用try-catch-finally。

5. 手動拋出異常對象：throw

Java 中異常對象的生成有兩種方式：

• 由虛擬機自動生成：程序運行過程中，虛擬機檢測到程序發(fā)生了問題，那么針對當前代碼，就會在后臺自動創(chuàng)建一個對應異常類的實例對象并拋出。
• 由開發(fā)人員手動創(chuàng)建：new 異常類型([實參列表]);，如果創(chuàng)建好的異常對象不拋出對程序沒有任何影響，和創(chuàng)建一個普通對象一樣，但是一旦throw拋出，就會對程序運行產(chǎn)生影響了。

5.1 使用格式

throw new 異常類名(參數(shù));

throw語句拋出的異常對象，和JVM自動創(chuàng)建和拋出的異常對象一樣。

• 如果是編譯時異常類型的對象，同樣需要使用throws或者try…catch處理，否則編譯不通過。
• 如果是運行時異常類型的對象，編譯器不提示。
• 可以拋出的異常必須是Throwable或其子類的實例。

5.2 使用注意點

無論是編譯時異常類型的對象，還是運行時異常類型的對象，如果沒有被try..catch合理的處理，都會導致程序崩潰。

throw語句會導致程序執(zhí)行流程被改變，throw語句是明確拋出一個異常對象，因此它下面的代碼將不會執(zhí)行。

如果當前方法沒有try…catch處理這個異常對象，throw語句就會代替return語句提前終止當前方法的執(zhí)行，并返回一個異常對象給調(diào)用者。

6. 自定義異常

6.1 為什么需要自定義異常類

Java中不同的異常類，分別表示著某一種具體的異常情況。那么在開發(fā)中總是有些異常情況是核心類庫中沒有定義好的，此時我們需要根據(jù)自己業(yè)務的異常情況來定義和業(yè)務相關的異常類。

6.2 如何自定義異常類

（1）要繼承一個異常類型

自定義一個編譯時異常類型：自定義類繼承java.lang.Exception。
自定義一個運行時異常類型：自定義類繼承java.lang.RuntimeException。

（2）建議提供至少兩個構(gòu)造器，一個是無參構(gòu)造，一個是(String message)構(gòu)造器。

（3）自定義異常需要提供serialVersionUID

6.3 注意點

1. 自定義的異常只能通過throw拋出。
2. 自定義異常最重要的是異常類的名字和message屬性。當異常出現(xiàn)時，可以根據(jù)名字判斷異常類型。比如：TeamException(“成員已滿，無法添加”);
3. 自定義異常對象只能手動拋出。拋出后由try…catch處理，也可以甩鍋throws給調(diào)用者處理。

示例：

//自定義異常：
public class NotTriangleException extends Exception{
    static final long serialVersionUID = 13465653435L;
    public NotTriangleException() {
    }
    public NotTriangleException(String message) {
        super(message);
    }
}
//手動拋出異常對象
throw new NotTriangleException("輸入數(shù)據(jù)不正確");

7. 總結(jié)

異常處理5個關鍵字：

總結(jié)

到此這篇關于Java中異常Exception和捕獲以及自定義異常的文章就介紹到這了,更多相關Java異常Exception和捕獲內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評論