Java异常机制

39 阅读6分钟

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。

一、异常概述与异常体系结构

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: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

异常的分类

编译时异常运行时异常

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。

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。

二、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

三、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

1、自动抛出

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。

2、主动抛出

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

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。

try-catch-finally语句

异常处理是通过try-catch-finally语句实现的。

try语句块

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语句块

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。

代码捕获的多个异常,若存在继承关系,从上到下捕获异常的顺序只能由小到大,即子类异常到父类异常。

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。一般是:

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

finally语句块

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,不是必须要有的。

使用举例

class IndexOutExp {
    public static void main(String[] args) {
        String friends[] = {"Zhu", "Liu", "Xu"};
        try {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println(friends[i]);
            }
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("数组下标越界");
        }
        System.out.println("\nthis is the end");
    }
}
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("算术运算异常");
        }
        System.out.println("program ends ok!");
    }
}

前面使用的异常都是RuntimeExcepti on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

举例

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!");
        }
    }
}

四、异常处理机制二:throws

throws关键字

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。

public class Test {
    public void readFile(String file) throws FileNotFoundException {
        //省略代码
        //读文件的操作可能产生FileNotFoundException类型的异常
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
        //省略代码
    }
}

过程示例

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

关于继承与多态,重写方法不能抛出比被重写方法范围更大的异常类型。

public class A {
    public void methodA() throws IOException {
        //省略代码
    }
}
public class B1 extends A {
    public void methodA() throws FileNotFoundException {
        //省略代码
    }
}
public class B2 extends A {
    public void methodA() throws Exception { //报错
        //省略代码
    }
}

五、手动抛出异常:throw

throw关键字

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");

六、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。

自定义异常的内容,通常配合枚举定义各种错误码和Message使用。

使用举例

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;
    }
}

总结

项目工程的异常机制使用

1、要合理的设计统一的错误码规范,有助于快速定位造成程序异常的原因,有助于生产排查。

2、要有统一的处理机制,通常结合Spring框架AOP的使用,代码中不要经常使用try-catch语句,避免一些异常不被发现而被隐藏了。

3、对各类异常进行分类和分级,进行更细粒度的监控和预警。

开启掘金成长之旅!这是我参与「掘金日新计划 · 2 月更文挑战」的第 4 天,点击查看活动详情