JavaSE：[7]异常处理

1.异常概述与异常体系结构

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

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

1.1 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。

1.2 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。

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

2.1 ArrayIndexOutOfBoundsException

public class IndexOutExp {
	public static void main(String[] args) {
		String friends[] = { "lisa", "bily", "kessy" };
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			System.out.println(friends[i]); // friends[4]?
		}
		System.out.println("\nthis is the end");
	}
}

程序IndexOutExp.java编译正确，运行结果：java IndexOutExp

lisa
bily
kessy
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException //
	at Test7_1.main(Test7_1.java:5)
Exception in thread "main"

2.2 NullPointerException

public class NullRef {
	int i = 1;
	public static void main(String[] args) {
		NullRef t = new NullRef();
		t = null;
		System.out.println(t.i);
	}
}

程序NullRef.java编译正确，运行结果：java NullRef

java.lang.NullPointerException //
	at NullRef.main(NullRef.java:6)
Exception in thread "main" 

2.3 ArithmeticException

public class DivideZero {
	int x;
	public static void main(String[] args) {
		int y;
		DivideZero c=new DivideZero();
		y=3/c.x; 
		System.out.println("program ends ok!");
	}
}

程序DivideZero.java编译正确，运行结果：java DivideZero

java.lang.ArithmeticException: / by zero //
	at DivideZero.main(DivideZero.java:6)
Exception in thread "main"

2.4 ClassCastException

public class Order {
	public static void main(String[] args) {
		Object obj = new Date();
		Order order;
		order = (Order) obj;
		System.out.println(order);
	}
}

程序Person.java编译正确，运行结果：java Person

java.lang. java.lang.ClassCastException//
	at Person.main(Person.java:5)
Exception in thread "main"

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。
    

• 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
    

举例1

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

举例2

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!

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();
	}
}

IOException异常处理举例(2)

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!");
		}
	}
}

4.异常处理机制二：throws

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);
	……
}

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("a.txt");
		int b;
		b = in.read();
		while (b != -1) {
			System.out.print((char) b);
			b = in.read();
		}
		in.close();
	}
}

4.1 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。

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
		……
	} }

5.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");
  

6.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();
	}
}

7.总结

异常处理的五个关键字

**世界上最遥远的距离，是我在if里你在else里，似乎一直相伴又永远分离； **

**世界上最痴心的等待，是我当case你是switch，或许永远都选不上自己； **

世界上最真情的相依，是你在try我在catch。

无论你发神马脾气，我都默 默承受，静静处理。到那时，再来期待我们的finally。