Java基础 异常详解篇

什么是Java异常

异常是一个事件，它发生在程序运行期间，干扰了正常的指令流程。Java通 过API中Throwable类的众多子类描述各种不同的异常。因而，Java异常都是对象，是Throwable子类的实例，描述了出现在一段编码中的 错误条件。当条件生成时，错误将引发异常。

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   Throwable：Throwable 指定代码中可用异常传播机制通过Java 应用程序传输的任何问题的共性。有两个重要的子类：Exception（异常）和Error（错误），二者都是 Java 异常处理的重要子类，各自都包含大量子类。

   Error：程序无法处理的错误，表示运行程序中较严重问题。大多数错误与Coder无关，而表示代码运行时JVM出现的问题。

   Exception：程序本身可以处理的异常。

   区别：异常能被程序本身处理，错误是无法处理。

  运行时异常：RuntimeException类及其子类异常，如NullPointerException、IndexOutBoundsException等，这些异常是不检查异常，可以选择捕获处理，也可以不捕获。

  运行时异常的特点是Java编译器不会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，即使没有用try-catch语句捕获它，也没有用throws子句声明抛出它，也会编译通过。

  非运行时异常：是RuntimeException以外的异常，类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常，一般情况下不自定义检查异常。

处理异常机制

抛出异常：当一个方法出现错误引发异常时，方法创建异常对象并交付运行时系统，异常对象中包含了异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息。运行时系统负责寻找处置异常的代码并执行。

捕获异常：在方法抛出异常之后，运行时系统将转为寻找合适的异常处理器（exception handler）。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时，即为合适的异常处理器。运行时系统从发生异常的方法开始，依次回查调用栈中的方法，直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适的异常处理器，则运行时系统终止。同时，意味着Java程序的终止。

总体来说：Java规定，对于可查异常必须捕获、或者声明抛出。允许忽略不可查的RuntimeException和Error。

捕获异常

1、try-catch语句

    关键词try后的一对大括号将一块可能发生异常的代码包起来，称为监控区域。Java方法在运行过程中出现异常，则创建异常对象。将异常抛出监控区域之外，由Java运行时系统试图寻找匹配的catch子句以捕获异常。若有匹配的catch子句，则运行其异常处理代码，try-catch语句结束。
    匹配的原则是：如果抛出的异常对象属于catch子句的异常类，或者属于该异常类的子类，则认为生成的异常对象与catch块捕获的异常类型相匹配。
    需要注意的是，一旦某个catch捕获到匹配的异常类型，将进入异常处理代码，就意味着整个try-catch语句结束。其他的catch子句不再有匹配和捕获异常类型的机会。

2、try-catch-finally语句

  finally子句表示无论是否出现异常，都应当执行的内容。

阶段小结

  **try ****块：**用于捕获异常。其后可接零个或多个catch块，如果没有      catch块，则必须跟一个finally块。
  **catch ****块：**用于处理try捕获到的异常。
  **finally ****块：**无论是否捕获或处理异常，finally块里的语句都会被执行。当在try块或catch块中遇到return语句时，finally语句块将在方法返回之前被执行。在以下4种特殊情况下，finally块不会被执行：
                    1）在finally语句块中发生了异常。
                    2）在前面的代码中用了System.exit()退出程序。
                    3）程序所在的线程死亡。
                    4）关闭CPU。

3. try-catch-finally 规则(异常处理语句的语法规则）：

  1)  必须在 try 之后添加 catch 或 finally 块。try 块后可同时接 catch 和 finally 块，但至少有一个块。
  2) 必须遵循块顺序：若代码同时使用 catch 和 finally 块，则必须将 catch 块放在 try 块之后。
  3) catch 块与相应的异常类的类型相关。
  4) 一个 try 块可能有多个 catch 块。若如此，则执行第一个匹配块。即Java虚拟机会把实际抛出的异常对象依次和各个catch代码块声明的异常类型匹配，如果异常对象为某个异常类型或其子类的实例，就执行这个catch代码块，不会再执行其他的 catch代码块
  5) 可嵌套 try-catch-finally 结构。
  6) 在 try-catch-finally 结构中，可重新抛出异常。
  7) 除了下列情况，总将执行 finally 做为结束：
       JVM 过早终止（调用 System.exit(int)）；
       在 finally 块中抛出一个未处理的异常；
       计算机断电、失火、或遭遇病毒攻击。

4. try、catch、finally语句块的执行顺序:

   1)当try没有捕获到异常时：try语句块中的语句逐一被执行，程序将跳过catch语句块，执行finally语句块和其后的语句；

    2)当try捕获到异常，catch语句块里没有处理此异常的情况：当try语句块里的某条语句出现异常时，而没有处理此异常的catch语句块时，此异常将会抛给JVM处理，finally语句块里的语句还是会被执行，但finally语句块后的语句不会被执行；

    3)当try捕获到异常，catch语句块里有处理此异常的情况：在try语句块中是按照顺序来执行的，当执行到某一条语句出现异常时，程序将跳到catch语句块，并与catch语句块逐一匹配，找到与之对应的处理程序，其他的catch语句块将不会被执行，而try语句块中，出现异常之后的语句也不会被执行，catch语句块执行完后，执行finally语句块里的语句，最后执行finally语句块后的语句；

抛出异常

1. throws抛出异常

 如果一个方法可能会出现异常，但没有能力处理这种异常，可以在方法声明处用throws子句来声明抛出异常。   
 **Throws抛出异常的规则：**
  1) 如果是不可查异常（unchecked exception），即Error、RuntimeException或它们的子类，那么可以不使用throws关键字来声明要抛出的异常，编译仍能顺利通过，但在运行时会被系统抛出。
  2）必须声明方法可抛出的任何可查异常（checked exception）。即如果一个方法可能出现受可查异常，要么用try-catch语句捕获，要么用throws子句声明将它抛出，否则会导致编译错误
  3)仅当抛出了异常，该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候，应该继续抛出，而不是囫囵吞枣。
  4）调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法，则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。

2. throw抛出异常

throw总是出现在函数体中，用来抛出一个Throwable类型的异常。程序会在throw语句后立即终止，它后面的语句执行不到，然后在包含它的所有try块中（可能在上层调用函数中）从里向外寻找含有与其匹配的catch子句的try块。

Throwable类中的常用方法：

getCause()：返回抛出异常的原因。如果cause不存在或未知，则返回null

getMessage():返回异常的消息信息

printStackTrace():对象的堆栈跟踪输出至错误输出流，作为字段System.err的值

Java常见异常

在Java中提供了一些异常用来描述经常发生的错误，对于这些异常，有的需要程序员进行捕获处理或声明抛出，有的是由Java虚拟机自动进行捕获处理。Java中常见的异常类:

1. runtimeException子类:

1、 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException    数组索引越界异常。当 对数组的索引值为负数或大于等于数组大小时抛出。   
2、java.lang.ArithmeticException    算术条件异常。譬如：整数除零等。    
3、java.lang.NullPointerException    空指针异常。当应用试图在要求使用对象的地方使用了null时，抛出该异常。譬如：调用null对象的实例方法、访问null对象的属性、计算null对象的长度、使用throw语句抛出null等等    
4、java.lang.ClassNotFoundException    找不到类异常。当应用试图根据字符串形式的类名构造类，而在遍历CLASSPAH之后找不到对应名称的class文件时，抛出该异常。   
5、java.lang.NegativeArraySizeException  数组长度为负异常
6、java.lang.ArrayStoreException 数组中包含不兼容的值抛出的异常
7、java.lang.SecurityException 安全性异常
8、java.lang.IllegalArgumentException 非法参数异常

2.IOException

  IOException：操作输入流和输出流时可能出现的异常。
  EOFException   文件已结束异常
  FileNotFoundException   文件未找到异常

3. 其他

  ClassCastException    类型转换异常类
  ArrayStoreException  数组中包含不兼容的值抛出的异常
  SQLException   操作数据库异常类  
  NoSuchFieldException   字段未找到异常
  NoSuchMethodException   方法未找到抛出的异常
  NumberFormatException    字符串转换为数字抛出的异常
  StringIndexOutOfBoundsException 字符串索引超出范围抛出的异常
  IllegalAccessException  不允许访问某类异常
  InstantiationException  当应用程序试图使用Class类中的newInstance()方法创建一个类的实例，而指定的类对象无法被实例化时，抛出该异常