Java异常处理-摩杜云开发者社区

一、Java异常体系

1.1 Throwable

java.lang.Throwable 类是Java程序执行过程中发生的异常事件对应的类的根父类。
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、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。

1.2 Error 和 Exception

Throwable可分为两类：Error和Exception。分别对应着java.lang.Error与java.lang.Exception两个类。

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。一般不编写针对性的代码进行处理。

例如：StackOverflowError（栈内存溢出）和OutOfMemoryError（堆内存溢出，简称OOM）。

Exception: 其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，需要使用针对性的代码进行处理，使程序继续运行。否则一旦发生异常，程序也会挂掉。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

说明：

无论是Error还是Exception，还有很多子类，异常的类型非常丰富。当代码运行出现异常时，特别是我们不熟悉的异常时，不要紧张，把异常的简单类名，拷贝到API中去查去认识它即可。

1.3 编译时异常和运行时异常

Java程序的执行分为编译时过程和运行时过程。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，根据异常可能出现的阶段，可以将异常分为：

编译时期异常（即checked异常、受检异常）：在代码编译阶段，编译器就能明确警示当前代码可能发生（不是一定发生）xx异常，并明确督促程序员提前编写处理它的代码。如果程序员没有编写对应的异常处理代码，则编译器就会直接判定编译失败，从而不能生成字节码文件。通常，这类异常的发生不是由程序员的代码引起的，或者不是靠加简单判断就可以避免的，例如：FileNotFoundException（文件找不到异常）。
运行时期异常（即runtime异常、unchecked异常、非受检异常）：在代码编译阶段，编译器完全不做任何检查，无论该异常是否会发生，编译器都不给出任何提示。只有等代码运行起来并确实发生了xx异常，它才能被发现。通常，这类异常是由程序员的代码编写不当引起的，只要稍加判断，或者细心检查就可以避免。
- java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。比如：ArrayIndexOutOfBoundsException数组下标越界异常，ClassCastException类型转换异常。

2. Java异常处理的方式：

方式一：try-catch-finally

方式二：throws + 异常类型

2.1 方式1：捕获异常（try-catch-finally）

Java提供了异常处理的抓抛模型。

前面提到，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。
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。

2.1.1 try-catch-finally基本格式

捕获异常语法如下：

try{
	......	//可能产生异常的代码
}
catch( 异常类型1 e ){
	......	//当产生异常类型1型异常时的处置措施
}
catch( 异常类型2 e ){
	...... 	//当产生异常类型2型异常时的处置措施
}  
finally{
	...... //无论是否发生异常，都无条件执行的语句
}

1、整体执行过程：

当某段代码可能发生异常，不管这个异常是编译时异常（受检异常）还是运行时异常（非受检异常），我们都可以使用try块将它括起来，并在try块下面编写catch分支尝试捕获对应的异常对象。

如果在程序运行时，try块中的代码没有发生异常，那么catch所有的分支都不执行。
如果在程序运行时，try块中的代码发生了异常，根据异常对象的类型，将从上到下选择第一个匹配的catch分支执行。此时try中发生异常的语句下面的代码将不执行，而整个try...catch之后的代码可以继续运行。
如果在程序运行时，try块中的代码发生了异常，但是所有catch分支都无法匹配（捕获）这个异常，那么JVM将会终止当前方法的执行，并把异常对象“抛”给调用者。如果调用者不处理，程序就挂了。

2、try

捕获异常的第一步是用try{…}语句块选定捕获异常的范围，将可能出现异常的业务逻辑代码放在try语句块中。

3、catch (Exceptiontype e)

catch分支，分为两个部分，catch()中编写异常类型和异常参数名，{}中编写如果发生了这个异常，要做什么处理的代码。
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。

比如：可以用ArithmeticException类作为参数的地方，就可以用RuntimeException类作为参数，或者用所有异常的父类Exception类作为参数。但不能是与ArithmeticException类无关的异常，如NullPointerException（catch中的语句将不会执行）。
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。
如果有多个catch分支，并且多个异常类型有父子类关系，必须保证小的子异常类型在上，大的父异常类型在下。否则，报错。
catch中常用异常处理的方式
- public String getMessage()：获取异常的描述信息，返回字符串
- public void printStackTrace()：打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。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()。
2.2 方式2：声明抛出异常类型（throws）
如果在编写方法体的代码时，某句代码可能发生某个编译时异常，不处理编译不通过，但是在当前方法体中可能不适合处理或无法给出合理的处理方式，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。
具体方式：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。

2.2.1 throws基本格式

声明异常格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{   }

在throws后面可以写多个异常类型，用逗号隔开。

举例：

public void readFile(String file)  throws FileNotFoundException,IOException {
	...
	// 读文件的操作可能产生FileNotFoundException或IOException类型的异常
	FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
    //...
}

2.2.2 throws 使用举例

举例：针对于编译时异常

package com.atguigu.keyword;

public class TestThrowsCheckedException {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("上课.....");
        try {
            afterClass();//换到这里处理异常
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("准备提前上课");
        }
        System.out.println("上课.....");
    }

    public static void afterClass() throws InterruptedException {
        for(int i=10; i>=1; i--){
            Thread.sleep(1000);//本来应该在这里处理异常
            System.out.println("距离上课还有：" + i + "分钟");
        }
    }
}

举例：针对于运行时异常：

throws后面也可以写运行时异常类型，只是运行时异常类型，写或不写对于编译器和程序执行来说都没有任何区别。如果写了，唯一的区别就是调用者调用该方法后，使用try...catch结构时，IDEA可以获得更多的信息，需要添加哪种catch分支。

package com.atguigu.keyword;

import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;

public class TestThrowsRuntimeException {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        try {
            System.out.print("请输入第一个整数：");
            int a = input.nextInt();
            System.out.print("请输入第二个整数：");
            int b = input.nextInt();
            int result = divide(a,b);
            System.out.println(a + "/" + b +"=" + result);
        } catch (ArithmeticException | InputMismatchException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            input.close();
        }
    }

    public static int divide(int a, int b)throws ArithmeticException{
        return a/b;
    }
}

2.2.3 方法重写中throws的要求

方法重写时，对于方法签名是有严格要求的。复习：

（1）方法名必须相同
（2）形参列表必须相同
（3）返回值类型
	- 基本数据类型和void：必须相同
	- 引用数据类型：<=
（4）权限修饰符：>=，而且要求父类被重写方法在子类中是可见的
（5）不能是static，final修饰的方法

此外，对于throws异常列表要求：

如果父类被重写方法的方法签名后面没有 “throws 编译时异常类型”，那么重写方法时，方法签名后面也不能出现“throws 编译时异常类型”。
如果父类被重写方法的方法签名后面有 “throws 编译时异常类型”，那么重写方法时，throws的编译时异常类型必须 <= 被重写方法throws的编译时异常类型，或者不throws编译时异常。
方法重写，对于“throws 运行时异常类型”没有要求。

package com.atguigu.keyword;

import java.io.IOException;

class Father{
    public void method()throws Exception{
        System.out.println("Father.method");
    }
}
class Son extends Father{
    @Override
    public void method() throws IOException,ClassCastException {
        System.out.println("Son.method");
    }
}

3.0 两种异常处理方式的选择

前提：对于异常，使用相应的处理方式。此时的异常，主要指的是编译时异常。

如果程序代码中，涉及到资源的调用（流、数据库连接、网络连接等），则必须考虑使用try-catch-finally来处理，保证不出现内存泄漏。
如果父类被重写的方法没有throws异常类型，则子类重写的方法中如果出现异常，只能考虑使用try-catch-finally进行处理，不能throws。
开发中，方法a中依次调用了方法b,c,d等方法，方法b,c,d之间是递进关系。此时，如果方法b,c,d中有异常，我们通常选择使用throws，而方法a中通常选择使用try-catch-finally。

二、手动抛出异常对象：throw

Java 中异常对象的生成有两种方式：

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，那么针对当前代码，就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并抛出。
由开发人员手动创建：new 异常类型([实参列表]);，如果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，但是一旦throw抛出，就会对程序运行产生影响了。

1.使用格式

throw new 异常类名(参数);

throw语句抛出的异常对象，和JVM自动创建和抛出的异常对象一样。

如果是编译时异常类型的对象，同样需要使用throws或者try...catch处理，否则编译不通过。
如果是运行时异常类型的对象，编译器不提示。
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");
```

2 使用注意点：

无论是编译时异常类型的对象，还是运行时异常类型的对象，如果没有被try..catch合理的处理，都会导致程序崩溃。

throw语句会导致程序执行流程被改变，throw语句是明确抛出一个异常对象，因此它下面的代码将不会执行。

如果当前方法没有try...catch处理这个异常对象，throw语句就会代替return语句提前终止当前方法的执行，并返回一个异常对象给调用者。

package com.atguigu.keyword;

public class TestThrow {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println(max(4,2,31,1));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            System.out.println(max(4));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            System.out.println(max());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static int max(int... nums){
        if(nums == null || nums.length==0){
            throw new IllegalArgumentException("没有传入任何整数，无法获取最大值");
        }
        int max = nums[0];
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            if(nums[i] > max){
                max = nums[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

三、自定义异常

3.1 如何自定义异常类

1）要继承一个异常类型
自定义一个编译时异常类型：自定义类继承java.lang.Exception。
自定义一个运行时异常类型：自定义类继承java.lang.RuntimeException。
（2）建议大家提供至少两个构造器，一个是无参构造，一个是(String message)构造器。
（3）自定义异常需要提供serialVersionUID

3.2 注意点

自定义的异常只能通过throw抛出。

自定义异常最重要的是异常类的名字和message属性。当异常出现时，可以根据名字判断异常类型。比如：TeamException("成员已满，无法添加");、 TeamException("该员工已是某团队成员");

自定义异常对象只能手动抛出。抛出后由try..catch处理，也可以甩锅throws给调用者处理。

3.3 举例

NolifeValueException.java

package chapter09.ExceptionTest.Exer3;

public class NolifeValueException extends RuntimeException{
    static final long serialVersioUID = -2738464646L;
    public NolifeValueException() {
    }

    public NolifeValueException(String message) {
        super(message);
    }
}

Person.java

package chapter09.ExceptionTest.Exer3;

public class Person {
    private String name;
    private int lifeValue;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int lifeValue) {
        this.name = name;
        setLifeValue(lifeValue);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getLifeValue() {
        return lifeValue;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setLifeValue(int lifeValue) {
        if(lifeValue < 0){
            throw new NolifeValueException("生命值小于0 ： " + lifeValue);
        }
        this.lifeValue = lifeValue;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", lifeValue=" + lifeValue +
                '}';
    }
}

test.java

package chapter09.ExceptionTest.Exer3;

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        try{
            Person p1 = new Person("TOM", -10);
            System.out.println(p1);
        }catch(NolifeValueException e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

}