Java 基础篇-异常类

简介

程序运行时,发生的不被期望的事件,它阻止了程序按照程序员的预期正常执行,这就是异常。异常发生时,是任程序自生自灭,立刻退出终止?还是输出错误给用户?

Java提供了更加优秀的解决办法:异常处理机制。

异常处理机制能让程序在异常发生时,按照代码的预先设定的异常处理逻辑,针对性地处理异常,让程序尽最大可能恢复正常并继续执行,且保持代码的清晰。
Java中的异常可以是函数中的语句执行时引发的,也可以是程序员通过throw 语句手动抛出的,只要在Java程序中产生了异常,就会用一个对应类型的异常对象来封装异常,JRE就会试图寻找异常处理程序来处理异常。
Throwable类是Java异常类型的顶层父类,一个对象只有是 Throwable 类的(直接或者间接)实例,他才是一个异常对象,才能被异常处理机制识别。JDK中内建了一些常用的异常类,我们也可以自定义异常

Java中的异常类结构图

Java标准库内建了一些通用的异常,这些类以Throwable为顶层父类。Throwable又派生出Error类和Exception类。

错误:Error类以及他的子类的实例,代表了JVM本身的错误。错误不能被程序员通过代码处理,Error很少出现。因此,程序员应该关注Exception为父类的分支下的各种异常类。异常:Exception以及他的子类,代表程序运行时发送的各种不期望发生的事件。可以被Java异常处理机制使用,是异常处理的核心。

总体上我们根据Javac对异常的处理要求,将异常类分为2类。非检查异常

(unckecked exception):Error 和 RuntimeException 以及他们的子类。javac在编译时,不会提示和发现这样的异常,不要求在程序处理这些异常。所以如果愿意,我们可以编写代码处理(使用try…catch…finally)这样的异常,也可以不处理。对于这些异常,我们应该修正代码,而不是去通过异常处理器处理 。这样的异常发生的原因多半是代码写的有问题。如除0错误ArithmeticException,错误的强制类型转换错误ClassCastException,数组索引越界ArrayIndexOutOfBoundsException,使用了空对象NullPointerException等等。
检查异常(checked exception):除了Error 和 RuntimeException的其它异常。javac强制要求程序员为这样的异常做预备处理工作(使用try…catch…finally或者throws)。在方法中要么用try-catch语句捕获它并处理,要么用throws子句声明抛出它,否则编译不会通过。这样的异常一般是由程序的运行环境导致的。因为程序可能被运行在各种未知的环境下,而程序员无法干预用户如何使用他编写的程序,于是程序员就应该为这样的异常时刻准备着。如SQLException , IOException,ClassNotFoundException 等。需要明确的是:检查和非检查是对于javac来说的,这样就很好理解和区分了。

初识异常

下面的代码会演示2个异常类型:ArithmeticException 和 InputMismatchException。前者由于整数除0引发,后者是输入的数据不能被转换为int类型引发。

package cn.ybzy.demo1;

import java.util.Scanner;

public class AllDemo {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("----欢迎使用命令行除法计算器----");
		CMDCalculate();
	}

	public static void CMDCalculate() {
		Scanner scan = new Scanner(System.in);
		int num1 = scan.nextInt();
		int num2 = scan.nextInt();
		int result = devide(num1, num2);
		System.out.println("result:" + result);
		scan.close();
	}

	public static int devide(int num1, int num2) {
		return num1 / num2;
	}
}
/*****************************************
 * 
 * ----欢迎使用命令行除法计算器---- 0 Exception in thread "main"
 * java.lang.ArithmeticException : / by zero at com.example.AllDemo.devide(
 * AllDemo.java:30 ) at com.example.AllDemo.CMDCalculate( AllDemo.java:22 ) at
 * com.example.AllDemo.main( AllDemo.java:12 )
 * 
 * ----欢迎使用命令行除法计算器---- r Exception in thread "main"
 * java.util.InputMismatchException at java.util.Scanner.throwFor(
 * Scanner.java:864 ) at java.util.Scanner.next( Scanner.java:1485 ) at
 * java.util.Scanner.nextInt( Scanner.java:2117 ) at java.util.Scanner.nextInt(
 * Scanner.java:2076 ) at com.example.AllDemo.CMDCalculate( AllDemo.java:20 ) at
 * com.example.AllDemo.main( AllDemo.java:12 )
 *****************************************/

异常是在执行某个函数时引发的,而函数又是层级调用,形成调用栈的,因为,只要一个函数发生了异常,那么他的所有的caller都会被异常影响。当这些被影响的函数以异常信息输出时,就形成的了异常追踪栈。异常最先发生的地方,叫做异常抛出点。

从上面的例子可以看出,当devide函数发生除0异常时,devide函数将抛出ArithmeticException异常,因此调用他的CMDCalculate函数也无法正常完成,因此也发送异常,而CMDCalculate的caller——main 因为CMDCalculate抛出异常,也发生了异常,这样一直向调用栈的栈底回溯。这种行为叫做异常的冒泡,异常的冒泡是为了在当前发生异常的函数或者这个函数的caller中找到最近的异常处理程序。

由于这个例子中没有使用任何异常处理机制,因此异常最终由main函数抛给JRE,导致程序终止。

异常处理上面的代码不使用异常处理机制,也可以顺利编译,因为异常是非检查异常。但是下面的例子就必须使用异常处理机制,因为异常是检查异常。代码中我选择使用throws声明异常,让函数的调用者去处理可能发生的异常。但是为什么只throws了IOException呢?因为FileNotFoundException是IOException的子类,在处理范围内。

@Test
	public void testException() throws IOException
	{
	//FileInputStream的构造函数会抛出FileNotFoundException
	FileInputStream fileIn = new FileInputStream("E:\\a.txt");

	int word;
	//read方法会抛出IOException
	while((word = fileIn.read())!=-1) 
	{
	System.out.print((char)word);
	}
	//close方法会抛出IOException
	fileIn.close();
	}

异常处理的基本语法

在编写代码处理异常时,对于检查异常,有2种不同的处理方式:

  1. 使用try…catch…finally语句块处理它。
  2. 或者,在函数签名中使用throws 声明交给函数调用者caller去解决。

try…catch…finally语句块

try{
//try块中放可能发生异常的代码。
//如果执行完try且不发生异常,则接着去执行finally块和finally后面的代码(如果有的话)。
//如果发生异常,则尝试去匹配catch块。
}catch(SQLException SQLexception){
//每一个catch块用于捕获并处理一个特定的异常,或者这异常类型的子类。Java7中可以将多个异常声明在一个catch中。
//catch后面的括号定义了异常类型和异常参数。如果异常与之匹配且是最先匹配到的,则虚拟机将使用这个catch块来处理异常。
//在catch块中可以使用这个块的异常参数来获取异常的相关信息。异常参数是这个catch块中的局部变量,其它块不能访问。
//如果当前try块中发生的异常在后续的所有catch中都没捕获到,则先去执行finally,然后到这个函数的外部caller中去匹配异常处理器。
//如果try中没有发生异常,则所有的catch块将被忽略。
}catch(Exception exception){
//...
}finally{
//finally块通常是可选的。
//无论异常是否发生,异常是否匹配被处理,finally都会执行。
//一个try至少要有一个catch块,否则, 至少要有1个finally块。但是finally不是用来处理异常的,finally不会捕获异常。
//finally主要做一些清理工作,如流的关闭,数据库连接的关闭等。 
}

需要注意的地方

1、try块中的局部变量和catch块中的局部变量(包括异常变量),以及finally中的局部变量,他们之间不可共享使用。

2、每一个catch块用于处理一个异常。异常匹配是按照catch块的顺序从上往下寻找的,只有第一个匹配的catch会得到执行。

3、java中,异常处理的任务就是将执行控制流从异常发生的地方转移到能够处理这种异常的地方去。public static void main(String[] args){try {foo();}catch(ArithmeticException ae) {System.out.println("处理异常");}}public static void foo(){int a = 5/0; //异常抛出点System.out.println("为什么还不给我涨工资!!!"); //////////////////////不会执行}

throws 函数声明

throws声明:如果一个方法内部的代码会抛出检查异常(checked exception),而方法自己又没有完全处理掉,则javac保证你必须在方法的签名上使用throws关键字声明这些可能抛出的异常,否则编译不通过。throws是另一种处理异常的方式,它不同于try…catch…finally,throws仅仅是将函数中可能出现的异常向调用者声明,而自己则不具体处理。采取这种异常处理的原因可能是:方法本身不知道如何处理这样的异常,或者说让调用者处理更好,调用者需要为可能发生的异常负责。public void foo() throws ExceptionType1 , ExceptionType2 ,ExceptionTypeN{ //foo内部可以抛出 ExceptionType1 , ExceptionType2 ,ExceptionTypeN 类的异常,或者他们的子类的异常对象。}
throw 异常抛出语句throw exceptionObject程序员也可以通过throw语句手动显式的抛出一个异常。throw语句的后面必须是一个异常对象。throw 语句必须写在函数中,执行throw 语句的地方就是一个异常抛出点,它和由JRE自动形成的异常抛出点没有任何差别。

函数声明throws声明:如果一个方法内部的代码会抛出检查异常(checked exception),而方法自己又没有完全处理掉,则javac保证你必须在方法的签名上使用throws关键字声明这些可能抛出的异常,否则编译不通过。throws是另一种处理异常的方式,它不同于try…catch…finally,throws仅仅是将函数中可能出现的异常向调用者声明,而自己则不具体处理。采取这种异常处理的原因可能是:方法本身不知道如何处理这样的异常,或者说让调用者处理更好,调用者需要为可能发生的异常负责。public void foo() throws ExceptionType1 , ExceptionType2 ,ExceptionTypeN{ //foo内部可以抛出 ExceptionType1 , ExceptionType2 ,ExceptionTypeN 类的异常,或者他们的子类的异常对象。}
throw 异常抛出语句throw exceptionObject程序员也可以通过throw语句手动显式的抛出一个异常。throw语句的后面必须是一个异常对象。throw 语句必须写在函数中,执行throw 语句的地方就是一个异常抛出点,它和由JRE自动形成的异常抛出点没有任何差别。

	public void save(User user)
	{
	if(user == null) 
	throw new IllegalArgumentException("User对象为空");
	//......
	}
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