7-1 异常概述与异常体系结构
在使用计算机语言进行项目开发的过程中,即使程序员把代码写得尽善尽美,在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题,因为很多问题不是靠代码能够避免的,比如:客户输入数据的格式,读取文件是否存在,网络是否始终保持通畅等等。
异常:在Java语言中,将程序执行中发生的不正常情况称为“异常”(开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常)。Java程序在执行过程中所发生的异常事件可分为两类:
Error:Java虚拟机无法解决的严重问题。如:JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。比如:StackOverflowError和OOM。一般不编写针对性
的代码进行处理。
Exception: 其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题,可以使用针对性的代码进行处理。例如:
空指针访问
试图读取不存在的文件
网络连接中断
数组角标越界
package com.atguigu.java;
/*
* Error:
* Java虚拟机无法解决的严重问题。如:JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。比如:StackOverflowError和OOM。 一般不编写针对性的代码进行处理。
*/
public class ErrorTest {
public static void main(String[] args) {
//1.栈溢出:java.lang.StackOverflowError
// main(args);
//2.堆溢出:java.lang.OutOfMemoryError
Integer[] arr = new Integer[1024*1024*1024];
}
}
对于这些错误,一般有两种解决方法:一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是由程序员在编写程序时,就考虑到错误的检测、错误消息的提示,以及错误的处理。
捕获错误最理想的是在编译期间,但有的错误只有在运行时才会发生。比如:除数为0,数组下标越界等
分类:编译时异常和运行时异常。
1.运行时异常
是指编译器不要求强制处置的异常。一般是指编程时的逻辑错误,是程序员应该积极避免其出现的异常。java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。对于这类异常,可以不作处理,因为这类异常很普遍,若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。
2.编译时异常
是指编译器要求必须处置的异常。即程序在运行时由于外界因素造成的一般性异常。编译器要求Java程序必须捕获或声明所有编译时异常。对于这类异常,如果程序不处理,可能会带来意想不到的结果。
编译时异常:执行javac.exe命令时,可能出现的异常
运行时异常:执行java.exe命令时,出现的异常
Java 异常类层次结构图概览 :
7-2 常见异常
java.lang.RuntimeException
ClassCastException
ArrayIndexOutOfBoundsException
NullPointerException
ArithmeticException
NumberFormatException
InputMismatchException
java.io.IOExeption
FileNotFoundException
EOFException
java.lang.ClassNotFoundException
java.lang.InterruptedException
java.io.FileNotFoundException
java.sql.SQLException
package com.atguigu.java1;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.util.Date;
import java.util.Scanner;
import org.junit.Test;
/*
* 一、异常体系结构
*
* java.lang.Throwable
* |-----java.lang.Error:一般不编写针对性的代码进行处理。
* |-----java.lang.Exception:可以进行异常的处理
* |------编译时异常(checked)
* |-----IOException
* |-----FileNotFoundException
* |-----ClassNotFoundException
* |------运行时异常(unchecked,RuntimeException)
* |-----NullPointerException
* |-----ArrayIndexOutOfBoundsException
* |-----ClassCastException
* |-----NumberFormatException
* |-----InputMismatchException
* |-----ArithmeticException
* 面试题:常见的异常都有哪些?举例说明
*/
public class ExceptionTest {
//******************以下是编译时异常***************************
@Test
public void test7(){
// File file = new File("hello.txt");
// FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
//
// int data = fis.read();
// while(data != -1){
// System.out.print((char)data);
// data = fis.read();
// }
//
// fis.close();
}
//******************以下是运行时异常***************************
//ArithmeticException
@Test
public void test6(){
int a = 10;
int b = 0;
System.out.println(a / b);
}
//InputMismatchException
@Test
public void test5(){
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int score = scanner.nextInt();
System.out.println(score);
scanner.close();
}
//NumberFormatException
@Test
public void test4(){
String str = "123";
str = "abc";
int num = Integer.parseInt(str);
}
//ClassCastException
@Test
public void test3(){
Object obj = new Date();
String str = (String)obj;
}
//IndexOutOfBoundsException
@Test
public void test2(){
//ArrayIndexOutOfBoundsException
// int[] arr = new int[10];
// System.out.println(arr[10]);
//StringIndexOutOfBoundsException
String str = "abc";
System.out.println(str.charAt(3));
}
//NullPointerException
@Test
public void test1(){
// int[] arr = null;
// System.out.println(arr[3]);
String str = "abc";
str = null;
System.out.println(str.charAt(0));
}
}
Java异常处理的方式:
方式一:try-catch-finally
方式二:throws + 异常类型
7-3 异常处理机制一:try-catch-finally
在编写程序时,经常要在可能出现错误的地方加上检测的代码,如进行x/y运算时,要检测分母为0,数据为空,输入的不是数据而是字符等。过多的if-else分支会导致程序的代码加长、臃肿,可读性差。因此采用异常处理机制。
Java异常处理
Java采用的异常处理机制,是将异常处理的程序代码集中在一起,与正常的程序代码分开,使得程序简洁、优雅,并易于维护。
Java提供的是异常处理的抓抛模型。
Java程序的执行过程中如出现异常,会生成一个异常类对象,该异常对象将被提交给Java运行时系统,这个过程称为抛出(throw)异常。
异常对象的生成
由虚拟机自动生成:程序运行过程中,虚拟机检测到程序发生了问题,如果在当前代码中没有找到相应的处理程序,就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并抛出——自动抛出。
由开发人员手动创建:Exception exception = new ClassCastException();——创建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响,和创建一个普通对象一样。
异常的抛出机制
为保证程序正常执行,代码必须对可能出现的异常进行处理。
如果一个方法内抛出异常,该异常对象会被抛给调用者方法中处理。如果异常没有在调用者方法中处理,它继续被抛给这个调用方法的上层方法。这个过程将一直继续下去,直到异常被处理。这一过程称为捕获(catch)异常。
如果一个异常回到main()方法,并且main()也不处理,则程序运行终止。
程序员通常只能处理Exception,而对Error无能为力。
异常处理是通过try-catch-finally语句实现的。
try{
… //可能产生异常的代码
}
catch( ExceptionName1 e ){
… //当产生ExceptionName1型异常时的处置措施
}
catch( ExceptionName2 e ){
… //当产生ExceptionName2型异常时的处置措施
}
[ finally{
… //无论是否发生异常,都无条件执行的语句
} ]
try
捕获异常的第一步是用try{…}语句块选定捕获异常的范围,将可能出现异常的代码放在try语句块中。
catch (Exceptiontype e)
在catch语句块中是对异常对象进行处理的代码。每个try语句块可以伴随一个或多个catch语句,用于处理可能产生的不同类型的异常对象。如果明确知道产生的是何种异常,可以用该异常类作为catch的参数;也可以用其父类作为catch的参数。
比 如 : 可 以 用 ArithmeticException 类 作 为 参 数 的 地 方 , 就 可 以 用RuntimeException类作为参数,或者用所有异常的父类Exception类作为参数。但不能是与ArithmeticException类无关的异常,如NullPointerException(catch中的语句将不会执行)。
捕获异常的有关信息:
与其它对象一样,可以访问一个异常对象的成员变量或调用它的方法。
getMessage() 获取异常信息,返回字符串
printStackTrace() 获取异常类名和异常信息,以及异常出现在程序中的位置。返回值void。
异常处理举例:
public class IndexOutExp {
public static void main(String[] args) {
String friends[] = { “lisa”, “bily”, “kessy” };
try {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(friends[i]);
}
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
System.out.println(“index err”);
}
System.out.println("\nthis is the end");
}
}
程序IndexOutExp.java运行结果:
java IndexOutExp
lisa
bily
kessy
index err
this is the end
异常处理举例:
public class DivideZero1 {
int x;
public static void main(String[] args) {
int y;
DivideZero1 c = new DivideZero1();
try {
y = 3 / c.x;
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println(“divide by zero error!”);
}
System.out.println(“program ends ok!”);
}
}
程序DivideZero1运行结果:
java DivideZero1
divide by zero error!
program ends ok!
package com.atguigu.java1;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import org.junit.Test;
/*
* 一、异常的处理:抓抛模型
*
* 过程一:"抛":程序在正常执行的过程中,一旦出现异常,就会在异常代码处生成一个对应异常类的对象。
* 并将此对象抛出。
* 一旦抛出对象以后,其后的代码就不再执行。
*
* 关于异常对象的产生:① 系统自动生成的异常对象
* ② 手动的生成一个异常对象,并抛出(throw)
*
* 过程二:"抓":可以理解为异常的处理方式:① try-catch-finally ② throws
*
*
* 二、try-catch-finally的使用
*
* try{
* //可能出现异常的代码
*
* }catch(异常类型1 变量名1){
* //处理异常的方式1
* }catch(异常类型2 变量名2){
* //处理异常的方式2
* }catch(异常类型3 变量名3){
* //处理异常的方式3
* }
* ....
* finally{
* //一定会执行的代码
* }
*
* 说明:
* 1. finally是可选的。
* 2. 使用try将可能出现异常代码包装起来,在执行过程中,一旦出现异常,就会生成一个对应异常类的对象,根据此对象
* 的类型,去catch中进行匹配
* 3. 一旦try中的异常对象匹配到某一个catch时,就进入catch中进行异常的处理。一旦处理完成,就跳出当前的
* try-catch结构(在没有写finally的情况)。继续执行其后的代码
* 4. catch中的异常类型如果没有子父类关系,则谁声明在上,谁声明在下无所谓。
* catch中的异常类型如果满足子父类关系,则要求子类一定声明在父类的上面。否则,报错
* 5. 常用的异常对象处理的方式: ① String getMessage() ② printStackTrace()
* 6. 在try结构中声明的变量,再出了try结构以后,就不能再被调用
* 7. try-catch-finally结构可以嵌套
*
* 体会1:使用try-catch-finally处理编译时异常,是得程序在编译时就不再报错,但是运行时仍可能报错。
* 相当于我们使用try-catch-finally将一个编译时可能出现的异常,延迟到运行时出现。
*
* 体会2:开发中,由于运行时异常比较常见,所以我们通常就不针对运行时异常编写try-catch-finally了。
* 针对于编译时异常,我们说一定要考虑异常的处理。
*/
public class ExceptionTest1 {
@Test
public void test2(){
try{
File file = new File("hello.txt");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
int data = fis.read();
while(data != -1){
System.out.print((char)data);
data = fis.read();
}
fis.close();
}catch(FileNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
@Test
public void test1(){
String str = "123";
str = "abc";
int num = 0;
try{
num = Integer.parseInt(str);
System.out.println("hello-----1");
}catch(NumberFormatException e){
// System.out.println("出现数值转换异常了,不要着急....");
//String getMessage():
// System.out.println(e.getMessage());
//printStackTrace():
e.printStackTrace();
}catch(NullPointerException e){
System.out.println("出现空指针异常了,不要着急....");
}catch(Exception e){
System.out.println("出现异常了,不要着急....");
}
System.out.println(num);
System.out.println("hello-----2");
}
}
finally
捕获异常的最后一步是通过finally语句为异常处理提供一个统一的出口,使得在控制流转到程序的其它部分以前,能够对程序的状态作统一的管理。不论在try代码块中是否发生了异常事件,catch语句是否执行,catch语句是否有异常,catch语句中是否有return,finally块中的语句都会被执行。
finally语句和catch语句是任选的。
package com.atguigu.java1;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import org.junit.Test;
/*
* try-catch-finally中finally的使用:
* 1.finally是可选的
* 2.finally中声明的是一定会被执行的代码。即使catch中又出现异常了,try中有return语句,catch中有
* return语句等情况。
* 3.像数据库连接、输入输出流、网络编程Socket等资源,JVM是不能自动的回收的,我们需要自己手动的进行资源的
* 释放。此时的资源释放,就需要声明在finally中。
*/
public class FinallyTest {
@Test
public void test2(){
FileInputStream fis = null;
try {
File file = new File("hello1.txt");
fis = new FileInputStream(file);
int data = fis.read();
while(data != -1){
System.out.print((char)data);
data = fis.read();
}
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally{//在finally里处理输入输出流资源
try {
if(fis != null)
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
@Test
public void testMethod(){
int num = method();
System.out.println(num);
}
public int method(){
try{
int[] arr = new int[10];
System.out.println(arr[10]);
return 1;
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
e.printStackTrace();
return 2;
}finally{
System.out.println("我一定会被执行");
return 3;
}
}
@Test
public void test1(){
try{
int a = 10;
int b = 0;
System.out.println(a / b);
}catch(ArithmeticException e){
e.printStackTrace();
// int[] arr = new int[10];
// System.out.println(arr[10]);
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
// System.out.println("我好帅啊!!!~~");
finally{
System.out.println("我好帅啊~~");
}
}
}
不捕获异常时的情况
前面使用的异常都是RuntimeException类或是它的子类,这些类的异常的特点是:即使没有使用try和catch捕获,Java自己也能捕获,并且编译通过( 但运行时会发生异常使得程序运行终止 )。
如果抛出的异常是IOException等类型的非运行时异常,则必须捕获,否则编译错误。也就是说,我们必须处理编译时异常,将异常进行捕捉,转化为运行时异常。
IOException异常处理举例(1)
import java.io.*;
public class IOExp {
public static void main(String[] args) {
FileInputStream in = new FileInputStream(“atguigushk.txt”);
int b;
b = in.read();
while (b != -1) {
System.out.print((char) b);
b = in.read();
}
in.close();
}
}
异常处理后:import java.io.*;
public class IOExp {
public static void main(String[] args) {
try {
FileInputStream in = new FileInputStream(“atguigushk.txt”);
int b;
b = in.read();
while (b != -1) {
System.out.print((char) b);
b = in.read();
}
in.close();
} catch (IOException e) {
System.out.println(e);
} finally {
System.out.println(" It’s ok!");
}
}
}总结:捕获和处理IOException异常相关知识
相关知识:FileInputStream类的成员方法read()的功能是每次从相应的(本地为ASCII码编码格式)文件中读取一个字节,并转换成0~255之间的int型整数返回,到达文件末尾时则返回-1。
7-4 异常处理机制二:throws
异常处理机制二:声明抛出异常。
声明抛出异常是Java中处理异常的第二种方式
如果一个方法(中的语句执行时)可能生成某种异常,但是并不能确定如何处理这种异常,则此方法应显示地声明抛出异常,表明该方法将不对这些异常进行处理,而由该方法的调用者负责处理。
在方法声明中用throws语句可以声明抛出异常的列表,throws后面的异常类型可以是方法中产生的异常类型,也可以是它的父类。
- 声明抛出异常举例:
public void readFile(String file) throws FileNotFoundException {
……
// 读文件的操作可能产生FileNotFoundException类型的异常
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
………
}
throws异常处理举例
import java.io.*;
public class ThrowsTest {
public static void main(String[] args) {
ThrowsTest t = new ThrowsTest();
try {
t.readFile();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void readFile() throws IOException {
FileInputStream in = new FileInputStream(“atguigushk.txt”);
int b;
b = in.read();
while (b != -1) {
System.out.print((char) b);
b = in.read();
}
in.close();
}
}
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
/*
* 异常处理的方式二:throws + 异常类型
*
* 1. "throws + 异常类型"写在方法的声明处。指明此方法执行时,可能会抛出的异常类型。
* 一旦当方法体执行时,出现异常,仍会在异常代码处生成一个异常类的对象,此对象满足throws后异常
* 类型时,就会被抛出。异常代码后续的代码,就不再执行!
*
* 2. 体会:try-catch-finally:真正的将异常给处理掉了。
* throws的方式只是将异常抛给了方法的调用者。 并没有真正将异常处理掉。
*
* 3. 开发中如何选择使用try-catch-finally 还是使用throws?
* 3.1 如果父类中被重写的方法没有throws方式处理异常,则子类重写的方法也不能使用throws,意味着如果
* 子类重写的方法中有异常,必须使用try-catch-finally方式处理。
* 3.2 执行的方法a中,先后又调用了另外的几个方法,这几个方法是递进关系执行的。我们建议这几个方法使用throws
* 的方式进行处理。而执行的方法a可以考虑使用try-catch-finally方式进行处理。
*/
public class ExceptionTest2 {
public static void main(String[] args){
try{
method2();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
// method3();
}
public static void method3(){
try {
method2();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void method2() throws IOException{
method1();
}
public static void method1() throws FileNotFoundException,IOException{
File file = new File("hello1.txt");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
int data = fis.read();
while(data != -1){
System.out.print((char)data);
data = fis.read();
}
fis.close();
System.out.println("hahaha!");
}
}
重写方法声明抛出异常的原则
重写方法不能抛出比被重写方法范围更大的异常类型。在多态的情况下,对methodA()方法的调用-异常的捕获按父类声明的异常处理。
如果父类中被重写的方法没有throws方式处理异常,则子类重写的方法也不能使用throws,意味着如果子类重写的方法中有异常,必须使用try-catch-finally方式处理。
public class A {
public void methodA() throws IOException {
……
} }
public class B1 extends A {
public void methodA() throws FileNotFoundException {
……
} }
public class B2 extends A {
public void methodA() throws Exception { //报错
……
} }
手动抛出异常
Java异常类对象除在程序执行过程中出现异常时由系统自动生成并抛出,也可根据需要使用人工创建并抛出。
首先要生成异常类对象,然后通过throw语句实现抛出操作(提交给Java运行环境)。
IOException e = new IOException();
throw e;
可以抛出的异常必须是Throwable或其子类的实例。下面的语句在编译时将会产生语法错误:
throw new String(“want to throw”);
用户自定义异常类
用户自定义异常类
一般地,用户自定义异常类都是RuntimeException的子类。
自定义异常类通常需要编写几个重载的构造器。
自定义异常需要提供serialVersionUID
自定义的异常通过throw抛出。
自定义异常最重要的是异常类的名字,当异常出现时,可以根据名字判断异常类型。
用户自定义异常类MyException,用于描述数据取值范围错误信息。用户自己的异常类必须继承现有的异常类。
class MyException extends Exception {
static final long serialVersionUID = 13465653435L;
private int idnumber;
public MyException(String message, int id) {
super(message);
this.idnumber = id;
}
public int getId() {
return idnumber;
}
}
public class MyExpTest {
public void regist(int num) throws MyException {
if (num < 0)
throw new MyException(“人数为负值,不合理”, 3);
else
System.out.println(“登记人数” + num);
}
public void manager() {
try {
regist(100);
} catch (MyException e) {
System.out.print(“登记失败,出错种类” + e.getId());
}
System.out.print(“本次登记操作结束”);
}
public static void main(String args[]) {
MyExpTest t = new MyExpTest();
t.manager();
}
}
手动抛出异常、用户自定义异常类例程:
package com.atguigu.java2;
public class StudentTest {
public static void main(String[] args) {
try {
Student s = new Student();
s.regist(-1001);
System.out.println(s);
} catch (Exception e) {
// e.printStackTrace();
System.out.println(e.getMessage());
}
}
}
class Student{
private int id;
public void regist(int id) throws Exception {
if(id > 0){
this.id = id;
}else{
// System.out.println(“您输入的数据非法!”);
//手动抛出异常对象
// throw new RuntimeException(“您输入的数据非法!”);
// throw new Exception(“您输入的数据非法!”);
throw new MyException(“不能输入负数”);
//错误的
// throw new String(“不能输入负数”);
}
}
@Override
public String toString() {
return “Student [id=” + id + “]”;
}
}package com.atguigu.java2;
/* *如何自定义异常类?
- 继承于现有的异常结构:RuntimeException 、Exception
- 提供全局常量(作用:标识此异常):serialVersionUID
- 提供重载的构造器
*/
public class MyException extends Exception{
static final long serialVersionUID = -7034897193246939L;
public MyException(){
}
public MyException(String msg){
super(msg);
}
}
总结:异常处理5个关键字
异常处理机制一:try-catch-finally
异常处理机制二:throws
手动抛出异常:throw
【面试题】throw和throws区别:
throw表示抛出一个异常类的对象,生成异常对象的过程。声明在方法体内。
throws属于异常处理的一种方式,声明在方法的声明处。
异常练习题一:
如下程序输出什么?
package com.atguigu.java2;
public class ReturnExceptionDemo {
static void methodA() {
try {
System.out.println("进入方法A");
throw new RuntimeException("制造异常");
} finally {
System.out.println("用A方法的finally");
}
}
static void methodB() {
try {
System.out.println("进入方法B");
return;
} finally {
System.out.println("调用B方法的finally");
}
}
public static void main(String[] args) {
try {
methodA();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
methodB();
}
}
输出内容:
进入方法A
用A方法的finally
制造异常
进入方法B
调用B方法的finally
异常练习题二:
package com.atguigu.exer;
/*
* 编写应用程序EcmDef.java,接收命令行的两个参数,要求不能输入负数,计算两数相除。
对数据类型不一致(NumberFormatException)、缺少命令行参数(ArrayIndexOutOfBoundsException、
除0(ArithmeticException)及输入负数(EcDef 自定义的异常)进行异常处理。
提示:
(1)在主类(EcmDef)中定义异常方法(ecm)完成两数相除功能。
(2)在main()方法中使用异常处理语句进行异常处理。
(3)在程序中,自定义对应输入负数的异常类(EcDef)。
(4)运行时接受参数 java EcmDef 20 10 //args[0]=“20” args[1]=“10”
(5)Interger类的static方法parseInt(String s)将s转换成对应的int值。
如:int a=Interger.parseInt(“314”); //a=314;
*/
public class EcmDef {
public static void main(String[] args) {
try{
int i = Integer.parseInt(args[0]);
int j = Integer.parseInt(args[1]);
int result = ecm(i,j);
System.out.println(result);
}catch(NumberFormatException e){
System.out.println("数据类型不一致");
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println("缺少命令行参数");
}catch(ArithmeticException e){
System.out.println("除0");
}catch(EcDef e){
System.out.println(e.getMessage());
}
}
public static int ecm(int i,int j) throws EcDef{
if(i < 0 || j < 0){
throw new EcDef("分子或分母为负数了!");
}
return i / j;
}
}
package com.atguigu.exer;
//自定义异常类
public class EcDef extends Exception {
static final long serialVersionUID = -33875164229948L;
public EcDef() {
}
public EcDef(String msg) {
super(msg);
}
}