Day13-异常处理语句

Day13 异常处理

学习目标

• 能够说出异常出现的原因
• 能够说出异常的继承体系
• 能够说出异常的分类
• 能够使用异常处理语句解决代码中的异常
• 能够使用自定义异常处理程序中的问题

1. 概述

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。

异常的出现就是为了记录程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致JVM的非正常停止的情况。在Java等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。

异常出现的目的是为了保证程序的健壮性。代码出现问题时，曝出异常，程序员解决这些异常以后再继续向下执行。如果不抛出异常，程序就会在错误的基础上继续执行，这样更加危险。

2. 异常体系

异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。

• Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，例如常见的StackOverFlowError和OutOfMemoryError。
• Exception:表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是需要处理的。

Throwable中的常用方法：

• public void printStackTrace():打印异常的详细信息。

  包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

• public String getMessage():获取发生异常的原因。

  提示给用户的时候,就提示错误原因。

• public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

3. 异常分类

我们平常说的异常就是指Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。

异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常?

• 编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化异常)
• 运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数组索引越界异常)

4. 异常产生过程

先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。

class ArrayTools {    
    // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。    
    public static int getElement(int[] arr, int index) {        
        int element = arr[index];        
        return element;    
     }
}
public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        int num = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}

5. 异常处理语句

Java异常处理的五个关键字：try、catch、finally、throw、throws

5.1 捕获异常

使用try...catch语句来捕获程序运行过程中出现的异常。

try{
     // 编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型  e){
     // 处理异常的代码
     // 记录日志/打印异常信息/继续抛出异常等
}

注意：try…catch是一个完整的语句，不能分开使用。

SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-mm-dd HH:MM:SS");
try {
    Date date = sdf.parse("2021 01 01 12:10:15");
    // 如果上面 parse 的代码出问题了，下面这行代码将不会被执行!
    System.out.println("解析后的日期是" + date);
} catch (ParseException e) {
    System.out.println("解析错误!");
    e.printStackTrace();
}

5.2 finally代码块

因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。但是如果有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行，就可以讲这些代码写入到finally代码块里。

什么时候的代码必须最终执行？当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。

finally的语法:

try{
  // 程序代码
}catch(异常类型1 异常的变量名1){
  // 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){
  // 程序代码
}finally{
  // 程序代码
}

注意:finally不能单独使用。

比如在我们之后学习的IO流中，当打开了一个关联文件的资源，最后程序不管结果如何，都需要把这个资源关闭掉。

FileInputStream fis = null;
try {
    fis = new FileInputStream("out.txt");
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (fis != null) {
        try {
            fis.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

finally注意事项：如果方法的finally里有return语句，会将前面的return语句覆盖。

5.3 throw抛出异常

在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。如果程序在运行的过程中出现了问题，我们可以使用throw关键字将异常抛出。

语法格式:

throw new 异常类名(参数);

示例代码：

private static void divide(int a) {
    if (a == 0) {
        //System.out.println("除数不能为0");
        //return;    //可以使用 return 语句结束代码的执行
       	throw new RuntimeException("除数不能为0"); 
     }
     double b = 1.0 / a;
     System.out.println("您传入的数字的倒数是" + b);
}

5.4 throws声明异常

throws关键字将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。

关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常)。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // divide 方法抛出了异常，不能再这样直接调用
        // divide(0);
        
        // 此时，再调用 divide 方法，要么使用try...catch语句处理异常，要么就再把异常向上抛出
        try {
            divide(3);
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
	
    // 在函数声明时就必须要使用 throws 关键字声明异常类型
    private static void divide(int a) throws Exception {
        if (a == 0) {
            // 这里使用 throw 抛出了一个编译时异常
            throw new Exception("除数不能为0");
        }
        double b = 1.0 / a;
        System.out.println("您传入的数字的倒数是" + b);
    }
}

5.5 异常处理注意事项

• 多个异常时的处理方式。

  try {
  	FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
      System.out.println(1 / 0);
      fis.close();
  } catch (FileNotFoundException e) {
  	System.out.println("文件未找到");
      e.printStackTrace();
  } catch (IOException e) {
  	System.out.println("文件关闭失败");
  }catch (Exception e) {  // 如果有父类，父类的异常处理语句要写在最下面
  	 System.out.println("出问题了");
  }
  

  注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。

• 运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。

• 如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况。

• 如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时，抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。

• 父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出。

6. 自定义异常

Java里的异常类型都继承自Exception类，常见的Java内置异常类型有：

• ClassCastException:类型转换异常
• ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常
• NullPointerException:空指针异常。
• ArithmeticException:算法异常。
• NumberFormatException:数字格式化异常。
• FileNotFoundException:文件未找到异常。
• FileAlreadyExistsException:文件已经存在异常。

6.1 为什么要自定义异常

在Java中，我们会使用throw关键字抛出异常，通常情况下，我们可以创建Java内置的异常类型对象。但是在有些情况下，Java内置的错误类型可能不能够很精确的描述我们的遇到的异常类型，此时就可以考虑自定义异常。

例如：除数为0的时候，Java里默认抛出的异常类型是ArithmeticException，并不能够很好的描述我们遇到的异常类型，开发中可能会要求抛出一个ZeroDivisionException自定义异常。

6.2 如何自定义异常

异常分为两大类，编译时异常和运行时异常。我们在开发中，也可以根据我们的业务逻辑，选择继承的异常类型。

• 自定义编译时异常：自定义异常类需要继承自Exception类。
• 自定义运行时异常：自定义异常类需要继承自RuntimeException类。
• 根据自己的业务需求，还可以继承Exception或者RuntimeException的子类。

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        test(0);
    }

    public static void test(int a) {
        if (a == 0) {
            // 在这里抛出一个自定义的异常
            throw new ZeroDivisionError("除数不能为0");
        }
        double x = 1.0 / a;
        System.out.println("计算的结果是" + x);
    }
}

// 根据业务需求分析，ZeroDivisionError 继承自 ArithmeticException 会更加合适
class ZeroDivisionError extends ArithmeticException {
    private String s;

    ZeroDivisionError(String s) {
        super(s);
        this.s = s;
    }
    @Override
    public String toString() {  // 可以选择重写自定义异常的 toString 方法，在打印异常时输出指定的内容
        return "程序运行出错了，错误原因是" + this.s;
    }
}