Java 最全异常讲解

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Java知其所以然

导引问题

实际工作中,遇到的情况不可能是非常完美的。比如:你写的某个模块,用户输入不一定符合你的要求、你的程序要打开某个文件,这个文件可能不存在或者文件格式不对,你要读取数据库的数据,数据可能是空的等。我们的程序再跑着,内存或硬盘可能满了。等等。

软件程序在运行过程中,非常可能遇到刚刚提到的这些异常问题,我们叫异常,英文是:Exception,意思是例外。这些,例外情况,或者叫异常,怎么让我们写的程序做出合理的处理。而不至于程序崩溃。

常见的错误:

  1. 用户输入错误

  2. 设备错误。硬件问题,比如打印机关掉、服务器问题

  3. 物理限制。磁盘满了

  4. 代码限制。数组下标越界等

设计良好的程序应该在异常发生时提供处理这些错误的方法,使得程序不会因为异常的发生而终断或产生不可预见的结果。

如果没有异常处理机制,那么:

两个坏处:

1.逻辑代码和错误处理代码放一起!

2.程序员本身需要考虑的例外情况较复杂,对程序员本身要求较高!

异常机制就是当程序出现错误,程序如何安全退出的机制。

异常(Exception)的概念

Java 如何处理异常?

第一个异常示例和解析:

public static void main(String[] args{
   int i = 1/0;
}
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
            at chuji.BubbleSort.main(BubbleSort.java:11)

Java 是采用面向对象的方式来处理异常的。

处理过程:

抛出异常:在执行一个方法时,如果发生异常,则这个方法生成代表该异常的一个对象,停止当前执行路径,并把异常对象提交给 JRE。

捕获异常:JRE 得到该异常后,寻找相应的代码来处理该异常。JRE 在方法的调用栈中查找,从生成异常的方法开始回溯,直到找到相应的异常处理代码为止。

异常分类

JDK 中定义了很多异常类,这些类对应了各种各样可能出现的异常事件,所有异常对象都是派生于 Throwable 类的一个实例。如果内置的异常类不能够满足需要,还可以创建自己的异常类。

异常类之间的关系图

Java 最全异常讲解

Error

Error 类层次描述了 Java 运行时系统内部错误和资源耗尽错误。这类错误是我们无法控制的,同时也是非常罕见的错误。所以在编程中,不去处理这类错误。

Error 表明系统 JVM 已经处于不可恢复的崩溃状态中。我们不需要管他。

打开 JDK 的:java.lang.error,查看他的所有子类。

Exception

所有异常类的父类,其子类对应了各种各样可能出现的异常事件。

Error 和 Exception 的区别:

我开着车走在路上,一头猪冲在路中间,我刹车。这叫一个异常。

我开着车在路上,发动机坏了,我停车,这叫错误。系统处于不可恢复的崩溃状态。发动机什么时候坏?我们普通司机能管吗?不能。发动机什么时候坏是汽车厂发动机制造商的事。

Runtime Exception

出现 RuntimeException 就一定是你的问题,可以不捕获,因为小心点这些异常是可以避免的。 派生于 RuntimeException 的异常。是一类特殊的异常,如被 0 除、数组下标超范围等,其产生比较频繁,处理麻烦,如果显式的声明或捕获将会对程序可读性和运行效率影响很大。因此由系统自动检测并将它们交给缺省的异常处理程序(用户可不必对其处理)。这类异常通常是由编程错误导致的,因为只有小心点,这些异常都是可以避免的,所以在编写程序时,并不要求必须使用异常处理机制来处理这类异常,所有这类异常都继承自 java.lang.RuntimeException。

常见的运行时异常有:

  1. ArithmeticException

    如试图除以0

  2. NullPointerException

    当程序访问一个空对象的成员变量或方法,访问一个空数组的成员时发生

  3. ClassCastException

    发生多态后,如果强制转化的并不是父类的子类时发生。编译的时候可以通过,因为编译的时候并不会检查类型转化的问题

  4. ArrayIndexOutOfBoundsException

    访问的元素下表超过数组长度

  5. NumberFormatException

    数字格式异常!

心得:

大家平时在遇到 NullPointerException,也就是空指针的问题时,不要只记得百度,应该从报错的地方去分析自己的代码,因为空指针其实是你的代码写的不严谨造成的。空指针解决方案:Debug ,看你对应的值是否为 null。

Checked Exception

所有不是 Runtime Exception 的异常,统称为 Checked Exception,又被称为“已检查异常”。 这类异常的产生不是程序本身的问题,通常由外界因素造成的。为了预防这些异常产生时,造成程序的中断或得到不正确的结果,Java 要求编写可能产生这类异常的程序代码时,一定要去做异常的处理。

编译器将检查是否为所有已检查异常提供异常处理。

这一类异常,我们必须捕获进行处理。

Java 语言将派生于 RuntimeException 类或 Error 类的所有异常称为“未检查异常”。

异常的处理办法之一:捕获异常

try块

try 语句指定了一段代码,该段代码就是一次捕获并处理的范围。在执行过程中,当任意一条语句产生异常时,就会跳过该段中后面的代码。代码中可能会产生并抛出一种或几种类型的异常对象,它后面的catch语句要分别对这些异常做相应的处理

一个 try 语句必须带有至少一个 catch 语句块或一个 finally 语句块 。

注:当异常处理的代码执行结束以后,是不会回到try语句去执行尚未执行的代码。

catch

1.  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。

2.  常用方法:

  • toString ( )方法,显示异常的类名和产生异常的原因

  • getMessage( )  方法,只显示产生异常的原因,但不显示类名。

  • printStackTrace( )  方法,用来跟踪异常事件发生时堆栈的内容。

这些方法均继承自 Throwable 类

3. catch 捕获异常时的捕获顺序:

如果异常类之间有继承关系,在顺序安排上需注意。越是顶层的类(父类),越放在下面。再不然就直接把多余的 catch 省略掉。

finally

有些语句,不管是否发生了异常,都必须要执行,那么就可以把这样的语句放到finally 语句块中。

通常在 finally 中关闭程序块已打开的资源,比如:文件流、释放数据库连接等。

典型代码:

public class TestException {
    public static void main(String[] args{
        FileReader reader = null;
        try {
            reader = new FileReader("d:/a.txt");
            char temp = (char) reader.read();
            System.out.println("读出的内容:" + temp);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("文件没有找到!!");
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("文件读取错误!");
        } finally {
            System.out.println(" 不管有没有异常,我肯定会被执行!");
            try {
                reader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();

            }
        }

    }
}

try, catch,finally ,return 执行顺序

执行顺序:

1.执行 try,catch , 给返回值赋值

2.执行finally

3.return

异常的处理办法之二:声明异常(throws 子句)

当 Checked Exception 产生时,不一定立刻处理它,可以再把异常 Throws 出去。

在方法中使用 try-chatch-finally 由这个方法处理异常。在一些情况下,当前方法并不需要处理发生的异常,而是向上传递给调用它的方法处理。

如果一个方法中可能产生某种异常,但是并不能确定如何处理这种异常,则应根据异常规范在方法的首部声明该方法可能抛出的异常。

如果一个方法抛出多个已检查异常,就必须在方法的首部列出所有的异常,之间以逗号隔开。

典型代码:

public class FileTest {
    public static void main(String[] args{
        try {
            readFile("d:/a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("所需要的文件不存在!");
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("文件读写出错误!");
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void readFile(String fileName) throws IOException {
        FileReader in = new FileReader(fileName);
        try {
            int tem = 0;
            tem = in.read();
            while (tem != -1) {
                System.out.println((char) tem);
                tem = in.read();
            }
        } finally {
            in.close();
        }
    }

}

方法重写中声明异常原则

子类声明的异常范围不能超过父类声明的范围。包含如下意思:

  1. 父类没有声明异常,子类也不能;

  2. 不可抛出原有方法抛出异常类的父类或上层类

  3. 抛出的异常类型的数目不可以比原有的方法抛出的还多(不是指个数)

异常的处理办法之三:手动抛出异常(throw子句)

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,也可根据需要手工创建并抛出。

在捕获一个异常前,必须有一段代码先生成异常对象并把它抛出。这个过程我们可以手工做,也可以由 JRE 来实现,但是他们调用的都是 throw 子句。

对于一个已经存在的异常类,抛出该类异常对象过程如下:

1. 找到一个合适的异常类。

2. 创建一个该类的对象。

3. 将对象抛出

File f = new File("c:/tt.txt");
if (!f.exists())  {
   try {
       throw new FileNotFoundException("File can't be found!");
   } catch (FileNotFoundException e) {
       e.printStackTrace();
   }
}

自定义异常

在程序中,可能会遇到任何标准异常类都没有充分的描述清楚的问题,这种情况下可以创建自己的异常类。

怎么做:

从 Exception 类或者它的子类派生一个子类即可

习惯上,定义的类应该包含 2 个构造器:一个是默认的构造器,另一个是带有详细信息的构造器。

典型代码

class  IllegalAgeException   extends   Exception {
    public IllegalAgeException() {
    }
    public IllegalAgeException(String  msg) {
    super(msg);
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;
    public void setName(String name) {
    this.name = name;
    }
    public void setAge(int age) {
    if (age < 0)
    throw new IllegalAgeException("人的年龄不应该为负数");
    this.age = age;
    }
    public String toString() {
    return "name is " + name + " and age is " + age;
    }
    }
     public class MyExceptionTest {

    public static void main(String[] args) {
    Person p = new Person();
    try {
    p.setName("Lincoln");
    p.setAge(-1);
    } catch (IllegalAgeException e) {
    e.printStackTrace();
    System.exit(-1);
    }
    System.out.println(p);
    }
}

使用异常机制建议

  1. 要避免使用异常处理代替错误处理,这样会降低程序的清晰性,并且效率低下( Java 是采用面向对象的方式来处理异常的,所以也是会有一定的开销)


  2. 只在异常情况下使用异常机制


  3. 不要进行小粒度的异常处理---应该将整个任务尽可能包装在一个 Try 语句块中


  4. 异常往往在低层抛出,高层处理(捕获)

总结

  • 一个图

  • 五个关键字(try, catch, finally,  throws,    throw)

  • 先逮小的(子类),再逮大的(父类)

  • 异常和重写的关系

  • 自定义异常

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原文始发于微信公众号(后端技术精选):Java 最全异常讲解