异常的二三事-优快云博客

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对于程序员来说，代码报错，出现异常错误是常有的事情。

1. 异常的背景

1.初识异常

我们曾经的代码中已经接触了一些 " 异常 " 了 . 例如 :

除以 0

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(10 / 0); // 尝试进行除以零的操作
    }
}

数组下标越界

访问 null 对象

所谓异常指的就是程序在 运行时 出现错误时通知调用者的一种机制 .

关键字 " 运行时 "

1. `System.out.println(10 / 0);`

java复制

System.out.println(10 / 0);

执行结果：
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
解释：
- 在Java中，除以零是非法操作，会抛出ArithmeticException。
- 这是一个运行时异常，属于RuntimeException的子类，编译器不会强制要求捕获或声明抛出。

2. `System.out.println(arr[100]);`

java复制

int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);

执行结果：
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100
解释：
- 数组的索引从0开始，arr的长度为3，因此合法的索引范围是0到2。
- 访问索引100超出了数组的范围，会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException。
- 这也是一个运行时异常，属于RuntimeException的子类。

3. `System.out.println(t.num);`

java复制

public class Test {
    public int num = 10;

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

执行结果：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
解释：
- 在Java中，null表示一个对象引用为空。
- 当尝试访问null对象的成员（如num）时，会抛出NullPointerException。
- 这同样是运行时异常，属于RuntimeException的子类。

有些错误是这样的 , 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 .

异常的种类有很多 , 不同种类的异常具有不同的含义 , 也有不同的处理方式 .

4.防御式编程

错误在代码中是客观存在的 . 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿 . 我们有两种主要的方式

LBYL : Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查 .

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 .

注意 !!!! 上面这两个概念千万 不要背 !

其实很好理解 , 举个栗子 ~~

5.异常的好处

例如 , 我们用伪代码演示一下开始一局王者荣耀的过程 .

LBYL 风格的代码(不使用异常)

public class GameProcess {
    public static void main(String[] args) {
        if (!loginGame()) {
            handleLoginError();
            return;
        }

        if (!startMatching()) {
            handleMatchingError();
            return;
        }

        if (!confirmGame()) {
            handleGameConfirmError();
            return;
        }

        // 如果所有步骤都成功，继续后续逻辑
        System.out.println("游戏流程成功完成！");
    }

    // 模拟登录游戏
    public static boolean loginGame() {
        // 登录逻辑
        return true; // 假设登录成功
    }

    // 模拟开始匹配
    public static boolean startMatching() {
        // 匹配逻辑
        return true; // 假设匹配成功
    }

    // 模拟游戏确认
    public static boolean confirmGame() {
        // 确认逻辑
        return true; // 假设确认成功
    }

    // 处理登录错误
    public static void handleLoginError() {
        System.out.println("登录失败，正在处理错误...");
        // 登录错误处理逻辑
    }

    // 处理匹配错误
    public static void handleMatchingError() {
        System.out.println("匹配失败，正在处理错误...");
        // 匹配错误处理逻辑
    }

    // 处理游戏确认错误
    public static void handleGameConfirmError() {
        System.out.println("游戏确认失败，正在处理错误...");
        // 游戏确认错误处理逻辑
    }
}

EAFP 风格的代码(使用异常)

对比两种不同风格的代码 , 我们可以发现 , 使用第一种方式 , 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 . 而第二种方式正常流程和错误流程是分离开的 , 更容易理解代码 .

2. 异常的基本用法

1.捕获异常

基本语法

boolean ret = false;
ret = 登陆游戏();
if (!ret) {
    处理登陆游戏错误;
    return;
}
ret = 开始匹配();
if (!ret) {
    处理匹配错误;
    return;
}
ret = 游戏确认();
if (!ret) {
    处理游戏确认错误;
    return;
}
ret = 选择英雄();
if (!ret) {
    处理选择英雄错误;
    return;
}
ret = 载入游戏画面();
if (!ret) {
    处理载入游戏错误;
    return;
}

......

try 代码块中放的是可能出现异常的代码 .

catch 代码块中放的是出现异常后的处理行为 .

finally 代码块中的代码用于处理善后工作 , 会在最后执行 .

其中 catch 和 finally 都可以根据情况选择加或者不加 .

代码示例 使用 try catch 后的程序执行过程

我们发现 , 一旦 try 中出现异常 , 那么 try 代码块中的程序就不会继续执行 , 而是交给 catch 中的代码来执行 . catch 执

行完毕会继续往下执行 .

关于异常的处理方式

int[] arr = {1, 2, 3};
try {
    System.out.println("before");
    System.out.println(arr[100]);
    System.out.println("after");
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    e.printStackTrace(); // 打印异常的调用栈
}
System.out.println("after try catch");

异常的种类有很多 , 我们要根据不同的业务场景来决定 .

对于比较严重的问题 ( 例如和算钱相关的场景 ), 应该让程序直接崩溃 , 防止造成更严重的后果

对于不太严重的问题 ( 大多数场景 ), 可以记录错误日志 , 并通过监控报警程序及时通知程序猿

对于可能会恢复的问题 ( 和网络相关的场景 ), 可以尝试进行重试 .

在我们当前的代码中采取的是经过简化的第二种方式 . 我们记录的错误日志是出现异常的方法调用信息 , 能很快

速的让我们找到出现异常的位置 . 以后在实际工作中我们会采取更完备的方式来记录异常信息 .

关于 " 调用栈 "

方法之间是存在相互调用关系的 , 这种调用关系我们可以用 " 调用栈 " 来描述 . 在 JVM 中有一块内存空间称为 " 虚

拟机栈 " 专门存储方法之间的调用关系 . 当代码中出现异常的时候 , 我们就可以使用 e.printStackTrace() ; 的

方式查看出现异常代码的调用栈 .

代码示例2 catch 可以有多个

int [] arr = { 1 , 2 , 3 };

try {

System . out . println ( "before" );

arr = null ;

System . out . println ( arr [ 100 ]);

System . out . println ( "after" );

} catch ( ArrayIndexOutOfBoundsException e ) {

e . printStackTrace ();

}

System . out . println ( "after try catch" );

// 执行结果

before

Exception in thread "main" java . lang . NullPointerException

at demo02 . Test . main ( Test . java : 11 )

int [] arr = { 1 , 2 , 3 };

try {

System . out . println ( "before" );

arr = null ;

System . out . println ( arr [ 100 ]);

System . out . println ( "after" );

} catch ( ArrayIndexOutOfBoundsException e ) {

比特科技一段代码可能会抛出多种不同的异常 , 不同的异常有不同的处理方式 . 因此可以搭配多个 catch 代码块 .

如果多个异常的处理方式是完全相同 , 也可以写成这样

代码示例 5 也可以用一个 catch 捕获所有异常 ( 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 .

备注 : catch 进行类型匹配的时候 , 不光会匹配相同类型的异常对象 , 也会捕捉目标异常类型的子类对象 .

如刚才的代码 , NullPointerException 和 ArrayIndexOutOfBoundsException 都是 Exception 的子类 , 因此都

能被捕获到 .

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" );

// 执行结果

before

这是个空指针异常

java . lang . NullPointerException

at demo02 . Test . main ( Test . java : 12 )

after try catch

catch ( ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e ) {

...

}

int [] arr = { 1 , 2 , 3 };

try {

System . out . println ( "before" );

arr = null ;

System . out . println ( arr [ 100 ]);

System . out . println ( "after" );

} catch ( Exception e ) {

e . printStackTrace ();

}

System . out . println ( "after try catch" );

// 执行结果

before

java . lang . NullPointerException

at demo02 . Test . main ( Test . java : 12 )

after try catch

比特科技 代码示例 6 finally 表示最后的善后工作 , 例如释放资源

无论是否存在异常 , finally 中的代码一定都会执行到 . 保证最终一定会执行到 Scanner 的 close 方法 .

代码示例 7 使用 try 负责回收资源

刚才的代码可以有一种等价写法 , 将 Scanner 对象在 try 的 ( ) 中创建 , 就能保证在 try 执行完毕后自动调用 Scanner

的 close 方法 .

小技巧

IDEA 能自动检查我们的代码风格 , 并给出一些更好的建议 .

如我们之前写的代码 , 在 try 上有一个 " 加深底色 " , 这时 IDEA 针对我们的代码提出了一些更好的建议 .

int [] arr = { 1 , 2 , 3 };

try {

System . out . println ( "before" );

arr = null ;

System . out . println ( arr [ 100 ]);

System . out . println ( "after" );

} catch ( Exception e ) {

e . printStackTrace ();

} finally {

System . out . println ( "finally code" );

}

// 执行结果

before

java . lang . NullPointerException

at demo02 . Test . main ( Test . java : 12 )

finally code

try ( Scanner sc = new Scanner ( System . in )) {

int num = sc . nextInt ();

System . out . println ( "num = " + num );

} catch ( Exception e ) {

e . printStackTrace ();

}

比特科技此时把光标放在 try 上悬停 , 会给出原因 . 按下 alt + enter, 会弹出一个改进方案的弹窗 . 我们选择其中的

此时我们的代码就自动被 IDEA 调整成上面的 代码示例 7 的模样

代码示例 8 如果本方法中没有合适的处理异常的方式 , 就会沿着调用栈向上传递

代码示例 9 如果向上一直传递都没有合适的方法处理异常 , 最终就会交给 JVM 处理 , 程序就会异常终止 ( 和我们最开始

未使用 try catch 时是一样的 ).

public static void main ( String [] args ) {

try {

func ();

} catch ( ArrayIndexOutOfBoundsException e ) {

e . printStackTrace ();

}

System . out . println ( "after try catch" );

}

public static void func () {

int [] arr = { 1 , 2 , 3 };

System . out . println ( arr [ 100 ]);

}

// 直接结果

java . lang . ArrayIndexOutOfBoundsException : 100

at demo02 . Test . func ( Test . java : 18 )

at demo02 . Test . main ( Test . java : 9 )

after try catch

public static void main ( String [] args ) {

func ();

比特科技可以看到 , 程序已经异常终止了 , 没有执行到 System.out.println("after try catch") ; 这一行 .

异常处理流程

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 .

抛出异常

除了 Java 内置的类会抛出一些异常之外 , 程序猿也可以手动抛出某个异常 . 使用 throw 关键字完成这个操作 .

public static void main(String[] args) {

System.out.println(divide(10, 0));

}

public static int divide(int x, int y) {

if (y == 0) {

throw new ArithmeticException(" 抛出除 0 异常 ");

}

return x / y;

}

// 执行结果

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: 抛出除 0 异常

at demo02.Test.divide(Test.java:14)

at demo02.Test.main(Test.java:9)

在这个代码中 , 我们可以根据实际情况来抛出需要的异常 . 在构造异常对象同时可以指定一些描述性信息 .

System . out . println ( "after try catch" );

}

public static void func () {

int [] arr = { 1 , 2 , 3 };

System . out . println ( arr [ 100 ]);

}

// 执行结果

Exception in thread "main" java . lang . ArrayIndexOutOfBoundsException : 100

at demo02 . Test . func ( Test . java : 14 )

at demo02 . Test . main ( Test . java : 8 )

比特科技 异常说明

我们在处理异常的时候 , 通常希望知道这段代码中究竟会出现哪些可能的异常 .

我们可以使用 throws 关键字 , 把可能抛出的异常显式的标注在方法定义的位置 . 从而提醒调用者要注意捕获这些异常 .

public static int divide(int x, int y) throws ArithmeticException {

if (y == 0) {

throw new ArithmeticException(" 抛出除 0 异常 ");

}

return x / y;

}

关于 finally 的注意事项

finally 中的代码保证一定会执行到 . 这也会带来一些麻烦 .

public static void main(String[] args) {

System.out.println(func());

}

public static int func() {

try {

return 10;

} finally {

return 20;

}

// 执行结果

注意 :

finally 执行的时机是在方法返回之前 (try 或者 catch 中如果有 return 会在这个 return 之前执行 finally). 但是如果

finally 中也存在 return 语句 , 那么就会执行 finally 中的 return, 从而不会执行到 try 中原有的 return.

一般我们不建议在 finally 中写 return ( 被编译器当做一个警告 ).

3. Java 异常体系

Java 内置了丰富的异常体系 , 用来表示不同情况下的异常 .

下图表示 Java 内置的异常类之间的继承关系 :

比特科技顶层类 Throwable 派生出两个重要的子类 , Error 和 Exception

其中 Error 指的是 Java 运行时内部错误和资源耗尽错误 . 应用程序不抛出此类异常 . 这种内部错误一旦出现，

除了告知用户并使程序终止之外 , 再无能无力 . 这种情况很少出现 .

Exception 是我们程序猿所使用的异常类的父类 .

其中 Exception 有一个子类称为 RuntimeException , 这里面又派生出很多我们常见的异常类

NullPointerException , IndexOutOfBoundsException 等 .

Java 语言规范将派生于 Error 类或 RuntimeException 类的所有异常称为 非受查异常 , 所有的其他异常称为受查

异常 .

如果一段代码可能抛出 受查异常 , 那么必须显式进行处理 .

比特科技 public static void main(String[] args) {

System.out.println(readFile());

}

public static String readFile() {

// 尝试打开文件 , 并读其中的一行 .

File file = new File("d:/test.txt");

// 使用文件对象构造 Scanner 对象 .

Scanner sc = new Scanner(file);

return sc.nextLine();

}

// 编译出错

Error:(13, 22) java: 未报告的异常错误 java.io.FileNotFoundException; 必须对其进行捕获或声明以便抛出

查看 Scanner 的构造方法可以发现 , 存在 FileNotFoundException 这样的异常说明 .

public Scanner(File source) throws FileNotFoundException {

...

}

如 FileNotFoundException 这样的异常就是受查异常 . 如果不显式处理 , 编译无法通过 .

显式处理的方式有两种 :

a) 使用 try catch 包裹起来

public static void main(String[] args) {

System.out.println(readFile());

}

public static String readFile() {

File file = new File("d:/test.txt");

Scanner sc = null;

try {

sc = new Scanner(file);

} catch (FileNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

}

return sc.nextLine();

}

b) 在方法上加上异常说明 , 相当于将处理动作交给上级调用者

比特科技 public static void main(String[] args) {

try {

System.out.println(readFile());

} catch (FileNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

}

public static String readFile() throws FileNotFoundException {

File file = new File("d:/test.txt");

Scanner sc = new Scanner(file);

return sc.nextLine();

}

别忘了 IDEA 神奇的 alt + enter, 能够快速修正代码 .

4. 自定义异常类

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类 , 但是我们实际场景中可能还有一些情况需要我们对异常类进行扩展 , 创建符合我

们实际情况的异常 .

例如 , 我们实现一个用户登陆功能 .

public class Test {

private static String userName = "admin";

private static String password = "123456";

public static void main(String[] args) {

}

public static void login(String userName, String password) {

if (!Test.userName.equals(userName)) {

// TODO 处理用户名错误

}

if (!Test.password.equals(password)) {

// TODO 处理密码错误

}

System.out.println(" 登陆成功 ");

}

此时我们在处理用户名密码错误的时候可能就需要抛出两种异常 . 我们可以基于已有的异常类进行扩展 ( 继承 ), 创建和

我们业务相关的异常类 .

比特科技 class UserError extends Exception {

public UserError(String message) {

super(message);

}

class PasswordError extends Exception {

public PasswordError(String message) {

super(message);

}

此时我们的 login 代码可以改成

public static void main(String[] args) {

try {

} catch (UserError userError) {

userError.printStackTrace();

} catch (PasswordError passwordError) {

passwordError.printStackTrace();

}

public static void login(String userName, String password) throws UserError,

PasswordError {

if (!Test.userName.equals(userName)) {

throw new UserError(" 用户名错误 ");

}

if (!Test.password.equals(password)) {

throw new PasswordError(" 密码错误 ");

}

System.out.println(" 登陆成功 ");

}

注意事项

自定义异常通常会继承自 Exception 或者 RuntimeException

继承自 Exception 的异常默认是受查异常

继承自 RuntimeException 的异常默认是非受查异常

异常的二三事

1. 异常的背景

1.初识异常

1. System.out.println(10 / 0);

2. System.out.println(arr[100]);

3. System.out.println(t.num);

4.防御式编程

5.异常的好处

LBYL 风格的代码(不使用异常)

EAFP 风格的代码(使用异常)

2. 异常的基本用法

1.捕获异常

1. `System.out.println(10 / 0);`

2. `System.out.println(arr[100]);`

3. `System.out.println(t.num);`