从零开始学java--异常机制-优快云博客

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异常机制

异常概念与体系结构

异常的概念：

在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常，比如：

算术异常：

        System.out.println(10/0);
//执行结果：
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

数组越界异常：

        int []arr={1,2,3};
        System.out.println(arr[100]);
//执行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100

空指针异常：

        int []arr=null;
        System.out.println(arr.length);
//执行结果：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

java中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述。

异常的体系结构：

Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception

Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表： StackOverﬂowError和OutOfMemoryError，一旦发生回力乏术。

Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。我们平时所说的异常就是Exception。

异常的分类：

异常可能在编译时发生，也可能在程序运行时发生，根据发生的时机不同，可以将异常分为：

1、编译时异常

在程序编译期间发生的异常，称为编译时异常，也称为受检查异常(Checked Exception)

2、运行时异常

在程序执行期间发生的异常，称为运行时异常，也称为非受检查异常(Unchecked Exception) RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。比如：NullPointerException、 ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。

注意：编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了 system.out.println. 此时编译过程中就会出错, 这是 "编译期" 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到 class 文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误。

异常的处理

一、防御式编程：

LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查. 即：事前防御型

缺陷：正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱。

EAFP: It's Easier to Ask Forgiveness than Permission. "事后获取原谅比事前获取许可更容易". 也就是先操作, 遇到问题再处理. 即：事后认错型

优势：正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码。异常处理的核心思想就是 EAFP。

在Java中，异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、ﬁnal、throws。

二、抛出异常：

当别人调用我们的方法时，如果传入了错误的参数导致程序无法正常运行，这时我们就可以手动抛出一个异常来终止程序继续运行下去，同时告知上一级方法执行出现了问题：

    private static int test(int a,int b){
        if(b==0)
            throw new ArithmeticException("除数不能为0");
        return a/b;
    }

异常的抛出同样需要创建一个异常对象出来，我们抛出异常实际上就是将这个异常对象抛出，异常对象携带了我们抛出时的一些信息，比如是什么原因导致异常，在RuntimeException的构造方法中我们可以写入原因。

出现异常时，程序终止并会打印栈追踪信息：

注意事项：

throw必须写在方法体内部
抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给JVM来处理
如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译
异常一旦抛出，其后的代码就不会执行
如果父类中的方法表明了会抛出某个异常，只要重写的内容中不会抛出对应的异常我们可以省去

三、异常的捕获：

异常的捕获，也就是异常的具体处理方式，主要有两种：异常声明throws 以及 try-catch捕获处理。

四、异常声明throws：

处在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常。

如果我们在方法中抛出了一个非运行时异常，那么必须告知函数的调用方法我们会抛出某个异常，函数调用方法必须要对抛出的这个异常进行对应的处理才可以：

    private static int test(int a,int b) throws Exception {
            throw new Exception("我是编译时异常");
    }

如果不同的分支条件出现不同的异常，那么所有在方法中可能会抛出的异常都需要注明：

    private static int test(int a,int b) throws FileNotFoundException, ClassNotFoundException { //多个异常用逗号隔开
        if(a == 1)
            throw new FileNotFoundException();
        else 
            throw new ClassNotFoundException();
    }

运行时异常也可以像这样明确指出，但不强求。

注意事项：

throws必须跟在方法的参数列表之后
声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
方法内部如果抛出了多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型具有父子关系，直接声明父类即可。
调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛出

五、try-catch捕获并处理：

throws对异常并没有真正处理，而是将异常报告给抛出异常方法的调用者，由调用者处理。如果真正要对异常进行处理，就需要try-catch。

    public static void main(String[] args){
        try{     //使用try-catch语句进行异常捕获
            Object object=null;
            object.toString();
        }catch (NullPointerException e){  //因为异常本身也是一个对象，catch中实际上就是用一个局部变量去接收异常
            e.printStackTrace();  //打印栈追踪信息
            System.out.println("异常错误信息"+e.getMessage());  //获取异常的错误信息
        }
        System.out.println("程序继续正常运行"); //后续代码
    }

后续代码：

当异常被捕获到时，异常就被处理了，这里的后序代码一定会执行；

如果捕获了，由于捕获时类型不对，那就没有捕获到，这里的代码就不会被执行。

注意事项：

1、try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行

2、如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配，即异常不会被成功捕获，也就不会被处理，继续往外抛，直到 JVM收到后中断程序——异常是按照类型来捕获的

3、try中可能会抛出多个不同的异常对象，则必须用多个catch来捕获——即多种异常，多次捕获
public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3};
 
        try {
            System.out.println("before");
            // arr = null;
            System.out.println(arr[100]);
            System.out.println("after");
       } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("这是个数组下标越界异常");
            e.printStackTrace();
       } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("这是个空指针异常");
            e.printStackTrace();
       }
        System.out.println("after try catch");
   }
也可以一个try，使用多个catch来判断属于什么异常。

如果多个异常的处理方式是完全相同, 也可以写成这样，那么发生这些异常的时候，都会采用统一的方式进行处理：
catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {
 ...
}
如果异常之间具有父子关系，一定是子类异常在前catch，父类异常在后catch，否则语法错误：

4、可以通过一个catch捕获所有的异常，即多个异常，一次捕获(不推荐)，由于 Exception 类是所有异常类的父类. 因此可以用这个类型表示捕捉所有异常.

六、finally：

ﬁnally中的代码一定会执行的，一般在ﬁnally中进行一些资源清理的扫尾工作。

public static void main(String[] args) {
    try{
        int[] arr = {1,2,3};
        arr[100] = 10;
        arr[0] = 10;
   }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
        System.out.println(e);
   }ﬁnally {
        System.out.println("ﬁnally中的代码一定会执行");
   }
    
    System.out.println("如果没有抛出异常，或者异常被处理了，try-catch后的代码也会执行");
}

异常的处理流程：

程序先执行 try 中的代码
如果 try 中的代码出现异常, 就会结束 try 中的代码, 看和 catch 中的异常类型是否匹配
如果找到匹配的异常类型, 就会执行 catch 中的代码
如果没有找到匹配的异常类型, 就会将异常向上传递到上层调用者
无论是否找到匹配的异常类型, ﬁnally 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行)
如果上层调用者也没有处理的了异常, 就继续向上传递
一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常，就会交给 JVM 来进行处理，此时程序就会异常终止

自定义异常类

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构。（当java语言提供的异常类无法满足我们的需求时，那么我们就可以使用自定义异常来实现。）

//新建一个类继承自RuntimeException或Exception
public class AgeOutOfBoundsException extends RuntimeException{
    //无参构造方法
    public AgeOutOfBoundsException (){
        super();
    }

    //有参构造方法，用于封装和描述异常
    public AgeOutOfBoundsException(String msg){
        super(msg);
    }
}

    public void setAge(int age){
        //假设年龄的合法取值在[0,138]之间
        if (age<0||age>138){
            //抛出一个年龄不合法异常对象
            throw new AgeOutOfBoundsException("年龄越界异常，age"+age);
        }
        //执行到此处，证明age的取值合法
        this.age=age;
    }

注意事项：