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异常是程序中的一些错误，但并不是所有的错误都是异常，并且错误有时候是可以避免的。

一、基本概念

程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。比如说，你的代码少了一个分号，那么运行出来结果是提示是错误 java.lang.Error；如果你用System.out.println(11/0)，那么你是因为你用0做了除数，会抛出 java.lang.ArithmeticException 的异常。异常发生的原因有很多，通常包含以下几大类：

用户输入了非法数据。
要打开的文件不存在。
网络通信时连接中断，或者JVM内存溢出。

这些异常有的是因为用户错误引起，有的是程序错误引起的，还有其它一些是因为物理错误引起的。要理解Java异常处理是如何工作的，你需要掌握以下三种类型的异常：

检查性异常： 最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常，这是程序员无法预见的。例如要打开一个不存在文件时，一个异常就发生了，这些异常在编译时不能被简单地忽略。
运行时异常： 运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反，运行时异常可以在编译时被忽略。
错误： 错误不是异常，而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中通常被忽略。例如，当栈溢出时，一个错误就发生了，它们在编译也检查不到的。

二、Exception类

所有的异常类是从 java.lang.Exception 类继承的子类。

Exception 类是 Throwable 类的子类。除了Exception类外，Throwable还有一个子类Error 。
Java 程序通常不捕获错误。错误一般发生在严重故障时，它们在Java程序处理的范畴之外。
Error 用来指示运行时环境发生的错误。

异常类有两个主要的子类：IOException 类和 RuntimeException 类。（下图来源网络）图片来源网络从上图中可以看到：

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，就像人得了癌症。
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。比如：感冒、发烧。我们平时所说的异常就是Exception。

三、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、检查性异常（编译时异常）

public class Person {
    private String name;
    private String gender;
    int age;
    // 想要让该类支持深拷贝，覆写Object类的clone方法即可
    @Override
    public Person clone() {
        return (Person)super.clone();
    }
}

在编译器中代码就会有红色波浪线提示代码有问题。在这里插入图片描述

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：编写代码时的语法错误不算异常。

四、异常的处理

1、防御式编程

防御式编程（Defensive Programming）是提高软件质量技术的有益辅助手段。 核心思想是： 子程序应该不因传入错误数据而被破坏，哪怕是由其他子程序产生的错误数据。

1.1 LBYL(Look Before You Leap)事先防御型

在操作前做充足的检查。

    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; 
	}

缺点： 正常流程和错误处理流程代码混在一起, 显的比较杂乱。

1.2 EAFP(It's Easier to Ask Forgiveness than Permission)事后认错型

遇到问题再处理。

try {
        登陆游戏();
        开始匹配();
        游戏确认();
        选择英雄();
        载入游戏画面();
 ...
    } catch (登陆游戏异常) {
        处理登陆游戏异常;
    } catch (开始匹配异常) {
        处理开始匹配异常;
    } catch (游戏确认异常) {
        处理游戏确认异常;
    } catch (选择英雄异常) {
        处理选择英雄异常;
    } catch (载入游戏画面异常) {
        处理载入游戏画面异常; }
......

优点： 正常流程和错误流程是分离的, 代码更清晰，更容易理解。

注：异常处理的核心思想就是事后认错（EAFP）。

2、异常的抛出（throw关键字）

在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。示例（下面方法的声明抛出一个 RemoteException 异常）：

import java.io.*;
public class className
{
  public void deposit(double amount) throws RemoteException
  {
  	//方法的实现	
    throw new RemoteException(); //抛出异常
  }
  //类的其他内容
}

一个方法声明能够抛出多个异常，多个异常使用逗号隔开。

import java.io.*;
public class className
{
   public void withdraw(double amount) throws RemoteException,
                              InsufficientFundsException
   {
       // 方法的实现
   }
   //类的其他内容
}

示例： 实现一个获取数组中任意位置元素的方法。

public class Test1 {
    public static int getElement(int[] array, int index){
        if(null == array){
            throw new NullPointerException("传递的数组为null");
        }

        if(index < 0 || index >= array.length){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下标越界");
        }

        return array[index];
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3};
        getElement(array, 3);
    }
}

在这里插入图片描述注：

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。

3、异常的捕获（throws和try-catch关键字）

3.1 异常的声明（throws）

当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时使用throws将异常抛给方法调用者来处理。

public class Config {
    File file;
    /*
    FileNotFoundException : 编译时异常，表明文件不存在
    此处不处理，也没有能力处理，应该将错误信息报告给调用者，让调用者检查文件名字是否给错误了
    */
    public void OpenConfig(String filename) throws FileNotFoundException{
        if(filename.equals("config.ini")){
            throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
        }
        // 打开文件
    }
    public void readConfig(){
        
    }
}

注：

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。

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。

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Config config = new Config();
        config.openConfig("config.ini");
    }

3.2 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。使用 try 和 catch 关键字可以捕获异常。try/catch 代码块放在异常可能发生的地方。 try/catch代码块中的代码称为保护代码，使用 try/catch 的语法如下：

try
{
// 程序代码
}catch(ExceptionName e1)
{
//Catch 块
}

可以多重捕获，和if-else的逻辑相似。

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
}catch(异常类型3 异常的变量名3){
  // 程序代码
}

示例： 读取配置文件，如果配置文件名字不是指定名字，抛出异常，调用者进行异常处理

public class Config {
    File file;
    public void openConfig(String filename) throws FileNotFoundException {
        if(!filename.equals("config.ini")){
            throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
        }
        // 打开文件
    }
    public void readConfig(){
    }
    public static void main(String[] args) {
        Config config = new Config();
        try {
            config.openConfig("config.txt");
            System.out.println("文件打开成功");
        } catch (IOException e) {
            // 异常的处理方式
            //System.out.println(e.getMessage()); // 只打印异常信息
            //System.out.println(e); // 打印异常类型：异常信息
            e.printStackTrace(); // 打印信息最全面
        }
        // 一旦异常被捕获处理了，此处的代码会执行
        System.out.println("异常如果被处理了，这里的代码也可以执行");
    }
}

在这里插入图片描述注：

try块内抛出异常位置之后的代码不会被执行。

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

    public static void main(String[] args) {
    try {
        int[] array = {1,2,3};
        System.out.println(array[3]); // 此处会抛出数组越界异常
    }catch (NullPointerException e){ // 捕获时候捕获的是空指针异常--真正的异常无法被捕获到
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("后序代码");
}

在这里插入图片描述

如果多个异常处理方式相同，也可以写成这样：

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：

    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 (Exception e) { // Exception可以捕获到所有异常
            e.printStackTrace();
        }catch (NullPointerException e){ // 永远都捕获执行到
            e.printStackTrace();
        }

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

在这里插入图片描述

一个catch捕获所有异常（不推荐），因为Exception是所有异常类的父类，所以能够捕获所有异常。

    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 (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("after try catch");
    }

在这里插入图片描述

4、finally关键字

finally 关键字用来创建在 try 代码块后面执行的代码块。
无论是否发生异常，finally 代码块中的代码总会被执行。
在 finally 代码块中，可以运行清理类型等收尾善后性质的语句。

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
}

示例：

    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");
    }

在这里插入图片描述 == ==【提问】== finally 和 try-catch-finally 后的代码都会执行，那为什么还要有finally呢？ 示例： 实现getData方法，内部输入一个整形数字，然后将该数字返回，并再main方法中打印。

    public static int getData(){
        Scanner sc = null;
        try{
            System.out.print("请输入一个数字：");
            sc = new Scanner(System.in);
            int data = sc.nextInt();
            return data;
        }catch (InputMismatchException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("finally中代码");
        }
        System.out.println("try-catch-finally之后代码"); //正常输入不执行该语句
        if(null != sc){
            sc.close();
        }
        return 0;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int data = getData();
        System.out.println(data);
    }

在正常输入数字后得到的结果：在这里插入图片描述

5、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。

五、自定义异常类

虽然Java中已经给出了丰富的异常类，你仍然可以按照自己的需求编写自己的异常类。需要注意的是：

所有异常都必须是 Throwable 的子类。
如果希望写一个检查性异常类，则需要继承 Exception 类。
如果希望写一个运行时异常类，那么需要继承 RuntimeException 类。

可以按照以下语法格式来定义自己的异常类：

//只继承Exception 类来创建的异常类是检查性异常类。
class MyException extends Exception{
}

一个异常类和其他类一样，包含有变量和方法。 示例：

// 文件名InsufficientFundsException.java
import java.io.*;
 
//自定义异常类，继承Exception类
public class InsufficientFundsException extends Exception
{
  //此处的amount用来储存当出现异常（取出钱多于余额时）所缺乏的钱
  private double amount;
  public InsufficientFundsException(double amount)
  {
    this.amount = amount;
  } 
  public double getAmount()
  {
    return amount;
  }
}

为了展示如何使用该自定义的异常类，在下面的 CheckingAccount 类中包含一个 withdraw() 方法抛出一个 InsufficientFundsException 异常。

// 文件名称 CheckingAccount.java
import java.io.*;
 
//此类模拟银行账户
public class CheckingAccount
{
  //balance为余额，number为卡号
   private double balance;
   private int number;
   public CheckingAccount(int number)
   {
      this.number = number;
   }
  //方法：存钱
   public void deposit(double amount)
   {
      balance += amount;
   }
  //方法：取钱
   public void withdraw(double amount) throws
                              InsufficientFundsException
   {
      if(amount <= balance)
      {
         balance -= amount;
      }
      else
      {
         double needs = amount - balance;
         throw new InsufficientFundsException(needs);
      }
   }
  //方法：返回余额
   public double getBalance()
   {
      return balance;
   }
  //方法：返回卡号
   public int getNumber()
   {
      return number;
   }
}

//文件名称 BankDemo.java
public class BankDemo
{
    public static void main(String [] args)
    {
        CheckingAccount c = new CheckingAccount(101);
        System.out.println("正在存入500元...");
        c.deposit(500.00);
        try
        {
            System.out.println("\n正在取出100元...");
            c.withdraw(100.00);
            System.out.println("\n正在取出600元...");
            c.withdraw(600.00);
        }catch(InsufficientFundsException e)
        {
            System.out.println("抱歉，您的账户余额不足");
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这里插入图片描述

Java——异常

一、基本概念

二、Exception类

三、异常的分类

1、检查性异常（编译时异常）

2、运行时异常

四、异常的处理

1、防御式编程

1.1 LBYL(Look Before You Leap)事先防御型

1.2 EAFP(It's Easier to Ask Forgiveness than Permission)事后认错型

2、异常的抛出（throw关键字）

3、 异常的捕获（throws和try-catch关键字）

3.1 异常的声明（throws）

3.2 try-catch捕获并处理

4、finally关键字

5、异常的处理流程

五、自定义异常类

3、异常的捕获（throws和try-catch关键字）