Java异常处理

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7. 异常处理

7.1 异常概述与异常体系结构

1. 异常概述

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)

异常分类

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。

    public class ErrorTest {
	public static void main(String[] args) {
		//1.栈溢出：java.lang.StackOverflowError
//		main(args);
		//2.堆溢出：java.lang.OutOfMemoryError 
		Integer[] arr = new Integer[1024*1024*1024];
		
	}
}

  • Exception（通常意义上的异常）：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

异常的解决办法

  • 遇到错误就终止程序的运行
  • 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。

通常意义上的异常（Exception）的分类

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，因此异常分为了编译时异常(或称受检(checked)异常)（出现在javac阶段）和运行时异常(或称非受检(unchecked)异常)（出现在java阶段）

2. 异常体系结构

java.lang.Throwable

​ java.lang.Throwable

  • java.lang.Error：一般不编写针对性的代码进行处理。

  • java.lang.Exception：可以进行异常的处理

  • 编译时异常(checked)

    • IOException
      • FileNotFoundException
    • ClassNotFoundException

  • 运行时异常(unchecked,RuntimeException)

    • NullPointerException
    • ArrayIndexOutOfBoundsException
    • ClassCastException
    • NumberFormatException
    • InputMismatchException
    • ArithmeticException

  • 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。

  • 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。

7.2 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.sql.SQLException

例子

public class ExceptionTest {
	//******************以下是编译时异常***************************
	@Test
	public void test7(){
		File file = new File("hello.txt");
		// 会报FileNotFoundException
		FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
		// 会报IOException
		int data = fis.read();
		while(data != -1){
			System.out.print((char)data);
			data = fis.read();
		}
		// 会报IOException
		fis.close();
	}
	
	//******************以下是运行时异常***************************
	// ArithmeticException
	@Test
	public void test6(){
		int a = 10;
		int b = 0;
		System.out.println(a / b); // 除0了
	}
	
	// InputMismatchException
	@Test
	public void test5(){
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		int score = scanner.nextInt(); // 例如输入abc
		System.out.println(score);
		scanner.close();
	}
	
	// NumberFormatException
	@Test
	public void test4(){
		String str = "123";
		str = "abc";
		int num = Integer.parseInt(str);
	}
	
	// ClassCastException
	@Test
	public void test3(){
		Object obj = new Date();
		String str = (String)obj;
	}
	
	// IndexOutOfBoundsException
	@Test
	public void test2(){
		//ArrayIndexOutOfBoundsException
//		int[] arr = new int[10];
//		System.out.println(arr[10]);
		//StringIndexOutOfBoundsException
		String str = "abc";
		System.out.println(str.charAt(3));
	}
	
	// NullPointerException
	@Test
	public void test1(){
//		int[] arr = null;
//		System.out.println(arr[3]);
		String str = "abc";
		str = null;
		System.out.println(str.charAt(0));
	}
}

7.3 异常处理：抓抛模型

Java提供的是异常处理的抓抛模型。

过程一："抛"：Java程序的执行过程中如出现异常，就会在异常代码处生成一个对应异常类对象，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，一旦抛出对象以后，其后的代码就不再执行

异常对象的产生：

  • 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

说明：

  • 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。

过程二："抓"：可以理解为异常的处理方式：① try-catch-finally ② throws

1. try-catch-finally的使用

格式

try{
	//可能出现异常的代码
} catch(异常类型1 变量名1) {
	//处理异常的方式1
} catch(异常类型2 变量名2) {
	//处理异常的方式2
} catch(异常类型3 变量名3) {
	//处理异常的方式3
}
....
[finally {
	//一定会执行的代码
}]

说明：

  • 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。

  • catch和finally是任选的。

  • 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。

  • 数据库连接、输入输出流、网络编程Socket等资源，JVM是不能自动的回收的，需要自己手动的进行资源的释放。此时的资源释放，就需要声明在finally中。

  • 使用try将可能出现异常代码包装起来，在执行过程中，一旦出现异常，就会生成一个对应异常类的对象，根据此对象的类型，去catch中进行匹配

  • 一旦try中的异常对象匹配到某一个catch时，就进入catch中进行异常的处理。一旦处理完成，就跳出当前的try-catch结构（在没有写finally的情况）。继续执行其后的代码。

  • 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，但不能使用与其无关的异常。

  • catch中的异常类型如果没有子父类关系，则谁声明在上，谁声明在下无所谓。

    catch中的异常类型如果满足子父类关系，则要求子类一定声明在父类的上面。否则，报错

  • 常用的异常对象处理的方式：

    • String 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。

  • 在try结构中声明的变量，再出了try结构以后，就不能再被调用

  • try-catch-finally结构可以嵌套

  • 使用try-catch-finally处理编译时异常，是得程序在编译时就不再报错，但是运行时仍可能报错。相当于使用try-catch-finally将一个编译时可能出现的异常，延迟到运行时出现。

例子

public class ExceptionTest {
	@Test
	public void test2(){
        FileInputStream fis = null;
		try{
			File file = new File("hello.txt");
			fis = new FileInputStream(file);
			int data = fis.read();
			while(data != -1){
				System.out.print((char)data);
				data = fis.read();
			}
		} catch(FileNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch(IOException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
            if (fis != null) {
                fis.close();
            }
        }
	}
	
	@Test
	public void test1(){
		String str = "abc";
		int num = 0;
		try{
			num = Integer.parseInt(str);
			System.out.println("hello-----1");
		} catch(NumberFormatException e) {
			System.out.println(e.getMessage());	
		} catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
		}
		System.out.println(num);
	}
}
2. throws的使用

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。

说明

  • "throws + 异常类型"写在方法的声明处。指明此方法执行时，可能会抛出的异常类型。

  • 一旦当方法体执行时，出现异常，仍会在异常代码处生成一个异常类的对象，此对象满足throws后异常类型时，就会被抛出。异常代码后续的代码，就不再执行

  • try-catch-finally是真正的将异常给处理掉了；而throws的方式只是将异常抛给了方法的调用者，并没有真正将异常处理掉。

  • 开发中如何选择使用try-catch-finally还是使用throws？

    • 如果父类中被重写的方法没有throws方式处理异常，则子类重写的方法也不能使用throws，意味着如果子类重写的方法中有异常，必须使用try-catch-finally方式处理。
    • 执行的方法a中，先后又调用了另外的几个方法，这几个方法是递进关系执行的。建议这几个方法使用throws的方式进行处理。而执行的方法a可以考虑使用try-catch-finally方式进行处理。

例子

public class ExceptionTest {
	public static void main(String[] args){
		try{
			method2();
		}catch(IOException e){
			e.printStackTrace();
		}
        method3();
	}

	public static void method3(){
		try {
			method2();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
	
	public static void method2() throws IOException {
		method1();
	}
	
	public static void method1() throws FileNotFoundException,IOException{
		File file = new File("hello1.txt");
		FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
		int data = fis.read();
		while(data != -1){
			System.out.print((char)data);
			data = fis.read();
		}
		fis.close();
	}
}

7.4 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。

例子

public class Student{
	private int id;
	public void regist(int id) throws Exception {
		if (id > 0) {
			this.id = id;
		} else {
			//手动抛出异常对象
			throw new RuntimeException("您输入的数据非法！");
		}
	}
}

7.5 用户自定义异常类

1. 步骤
  1. 继承于现有的异常结构：RuntimeException 、Exception
  2. 提供全局常量：serialVersionUID
  3. 提供重载的构造器
2. 说明
  • 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。
3. 例子
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();
    }
}
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