Java异常处理

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Java异常处理

在程序设计和运行的过程中，发生错误是不可避免的。尽管Java语言的设计从根本上提供了一些安全机制，使程序员尽量减少错误的产生，但是使程序被迫停止的错误的存在任然不可避免。因此，Java提供了异常处理机制帮助程序员检查可能出现的错误，保证程序的可读性和可维护性。Java将异常封装到一个类中，出现错误时就会抛出异常。

异常是一个在程序执行期间发生的事件，它中断了正在执行的程序的正常指令流，如果不做任何处理，系统就不在执行下去而提前结束。

为保证程序有效的执行，就需要对发生的异常进行相应的处理。在Java中，如果某个方法抛出异常，既可以在当前方法中进行捕捉，然后处理该异常，也可以将异常向上抛出，由方法调用者来处理。

Java捕捉异常

Java中捕捉异常的结构由try、catch和finally三部分组成。其中，try语句块存放的是可能发生异常的Java语句；catch程序块在try语句块之后，用来激发被捕获的异常，可对捕获到的异常进行处理；finally语句块是异常处理结构的最后执行部分，无论try语句块中的代码如何退出，都将执行finally语句块。

try {
    //程序代码快
} catch(Exceptiontype1 e) {
    //对Exceptiontype2的处理
} catch(Exceptiontype2 e) {
    //对Exceptiontype2的处理
}
......
finally {
    //程序块
}

try-catch语句块

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Junk Chen的年龄是： ");
    int age = Integer.parseInt("23L");
    System.out.println(age);
    System.out.println("program over.");
}

其运行结果是：

Junk Chen的年龄是： 
Exception in thread "main" java.lang.NumberFormatException: For input string: "23L"
    at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)
    at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:492)
    at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:527)
    at com.junkchen.TryCatchFinally.main(TryCatchFinally.java:7)

可以看到程序只执行了一个打印，当遇到数字转换的异常时，由于没有对其进行处理，程序就停止运行了。接下来我们使用try-catch语句进行异常捕获处理在看看效果。

public static void main(String[] args) {
    try {
        System.out.println("Junk Chen的年龄是： ");
        int age = Integer.parseInt("23L");
        System.out.println(age);
    } catch (Exception e) {//对捕获到的异常进行处理
        e.printStackTrace();//打印异常信息
        System.out.println("Exception's reason: " + e.getMessage());
    }
    System.out.println("program over.");
}

其运行结果是：

Junk Chen的年龄是： 
java.lang.NumberFormatException: For input string: "23L"
    at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)
    at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:492)
    at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:527)
    at com.junkchen.TryCatchFinally.main(TryCatchFinally.java:8)
Exception's reason: For input string: "23L"
program over.

当 try 代码块中的语句发生异常时，程序就会跳转到 catch 代码块，当执行完 catch 语句块之后，继续执行它后面的其他代码，而不会执行 try 代码块中发生异常的后面的代码。Java 的异常处理是结构化的，不会因为一个异常影响整个程序的执行。

finally 语句块

完整的异常处理语句一定要包含 finally 语句，无论程序中是否有异常发生，并且无论之间的 try-catch 语句块是否顺利执行完毕，都会执行 finally 语句。

注意： Exception 是 try 代码块传递给 catch 代码块的变量类型， e 是变量名。通常，异常处理常用以下 3 个函数来获取异常的相关信息。
- getMessage(): 输出错误信息
- toString(): 输出异常的类型与错误信息
- printStackTrace(): 输出异常的类型、错误信息、栈层次及出现在程序中的位置

4 种特殊情况下，finally 语句不会被执行：

• finally 语句块中发生异常
• 在前面的代码中使用了 System.exit() 退出程序
• 程序所在的线程死亡
• 关闭 CPU

自定义异常

• 自定义异常类只需继承 Exception 类即可。

public class CustomException extends Exception {//创建自定义异常类，继承 Exception 类
    public CustomException(String message) {
        super(message);//父类构造方法
    }
}

• 使用自定义异常类可分为如下几个步骤：

  1. 创建自定义异常类。
  2. 在方法中通过 throw 关键字抛出异常对象。
  3. 如果在当前抛出异常的方法中处理异常，可使用 try-catch 语句捕获并处理；否则在方法的声明出通过 throws 关键字指明要抛出给方法调用者的异常，继续进行下一步操作。
  4. 在出现异常方法的调用中捕获并处理异常。

public static void main(String[] args) {
    try {
        System.out.println(arg(-1, 0));
    } catch (CustomException e) {
        System.out.println(e);//输出异常信息
    }
    try {
        System.out.println(arg(10, 10001));
    } catch (CustomException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("Program over.");
}

/**
 * 自定义方法抛出异常
 */
public static int arg(int num1, int num2) throws CustomException {
    if (num1 < 0 || num2 < 0)// 判断方法中参数是否满足指定条件
        throw new CustomException("不能为负数");// 抛出错误信息
    if (num1 > 10000 || num2 > 10000)
        throw new CustomException("数值不能大于10000");
    return num1 + num2;
}

运行结果：

com.junkchen.CustomException: 不能为负数
com.junkchen.CustomException: 数值不能大于10000
    at com.junkchen.UseCustomException.arg(UseCustomException.java:33)
    at com.junkchen.UseCustomException.main(UseCustomException.java:13)
Program over.

在方法中抛出异常

若在某个方法中可能会发生异常，但不想在该方法中处理这个异常，则可以使用 throws 和 throw 在方法总抛出异常。

使用 throws 关键字抛出异常

throws 关键字通常应用在方法的声明处，用来指定方法可能抛出的异常。多个异常使用逗号(,)分隔。

public class UseThrows {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            pop();
        } catch (NegativeArraySizeException e) {
            System.out.println("pop() 方法抛出的异常");
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void pop() throws NegativeArraySizeException {
        //定义方法并抛出 NegativeArraySizeException 异常
        int[] arr = new int[-10];
    }
}

Run result:

pop() 方法抛出的异常
java.lang.NegativeArraySizeException
    at com.junkchen.UseThrows.pop(UseThrows.java:16)
    at com.junkchen.UseThrows.main(UseThrows.java:7)

使用 throws 关键字将异常抛给上一级后，如果不想处理该异常，可以继续向上抛出，但最终要有能处理该异常的代码。

使用 throw 关键字抛出异常

throw 关键字通常用于方法体中，并且抛出一个异常对象。程序执行到 throw 时立即终止，它后面的语句不在执行。通过 throw 抛出异常后，如果想要在上一级代码中捕获并处理异常，则需要在抛出异常的方法中使用 throws 关键字在方法的声明中指明要抛出的异常；如果要捕捉 throw 抛出的异常，则必须使用 try-catch 语句块。

public class UseThrow {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = divisor(10, -2);
        } catch (CustomException e) {
            System.out.println(e);
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("除数不能为0");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("程序发生了其他异常");
        }
    }

    public static int divisor(int x, int y) throws CustomException {
        if(y < 0)
            throw new CustomException("除数不能为负数");
        return x / y;
    }
}

Run result:

com.junkchen.CustomException: 除数不能为负数

由于 Exception 是所有异常类的父类，如果将 catch(Exception e) 放在其他两个代码的前面，后面的代码将永远得不到执行，也就没有什么意义了，所以 catch 语句的顺序不可调换。

运行时异常

RuntimeException 异常是程序运行过程产生的错误。Java 类库中每个包中都定义了异常类，所有类都是 Throwable 类的子类。Throwable 类派生了两个子类，分别是 Exception 和 Error 类。Error 类及其子类用来描述 Java 运行系统中的内部错误以及资源耗尽的错误。Exception 类称为非致命性类，可以通过捕捉处理是程序继续执行。

异常使用原则

Java 异常强制用户去考虑程序的强健性和安全性。主要用来捕获程序在运行时发生的异常并进行相应的处理。一些原则：

• 尽量避免使用异常，将异常提前检测出来。
• 一个方法被覆盖时，覆盖它的方法必须抛出相同的异常或异常的子类。
• 避免总是catch Exception 或 Throwable，而要 catch 具体的异常类。这样可以使程序更加清晰。
• 不要在循环中使用 try…catch，尽量将 try…catch 放在循环外或者避免使用。
• 需要释放资源的，一定要放在 finally 里面。
• finally 中绝不使用 return 与 throw ，finally 里中如果抛出异常或者使用 return，原本应该抛出的异常会丢失。
• 如果要调用传入的参数的某个方法，一定要Null检查。或者该信息必不可少。

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