带你从零学大数据系列之Java篇---第十二章:异常

课程重点:

• 异常的理解
• 异常的分离
• trycatch结构
• 多异常捕获
• trycatchfinally结构
• 自定义异常

12.1. 异常的简介

12.1.1. 异常是什么

异常是对程序在运行过程中的种种不正常的情况的描述。

如果程序遇到了未经处理的异常，会导致这个程序无法进行编译或者运行。例如：

• ArrayIndexOutOfBoundsException: 数组下标越界异常， 会导致程序无法继续运行。
• NullPointerException: 空指针异常， 会导致程序无法继续执行。
• ParseException: 解析日期异常， 会导致程序无法继续编译。

12.1.2. 异常的结构

在Java中，用Throwable类来描述所有的不正常的情况。 Throwable 有两个子类： Exception 和 Error 。

Error: 描述发生在JVM虚拟机级别的错误信息， 这些错误无法被处理， 不做为现在的重点。

举例:StackOverflowError: 栈溢出错误。

Exception： 描述程序遇到的异常。 异常是可以被捕获处理的， 是现在考虑的重点内容。

注意:未经处理的异常，会导致程序无法进行编译或者运行。 因此在异常部分， 重点内容是： 异常该如何捕获处理。

Java中的异常的继承体系：

根类: Throwable

子类:Error(错误类)和Exception(异常类)

Exception的子类:RuntimeException(运行时异常)

12.1.3. 异常的分类

编译时异常:

普通的异常， 会导致程序无法完成编译。 这样的异常被称为 -- 编译时异常。 （Non-Runtime Exception: 非运行时异常， 但是由于异常是发生在编译时期的，因此，常常成为编译时异常。）

运行时异常:

Exception有一个子类-RuntimeException类， 在这个类中， 对异常进行了自动的处理。 这种异常不会影响程序的编译， 但是在运行中如果遇到了这种异常， 会导致程序执行的强制停止。 这样的异常被称为 -- 运行时异常。

12.2. 异常的捕获处理

12.2.1. try-catch

如果一个异常不去处理， 会导致程序无法编译或者运行。

12.2.1.1. 语法

try {
// 将可能出现异常的代码写到这里
// 如果这里的代码出现了异常， 从出现异常的位置开始， 到try代码段结束， 所有的代码不执行。
}
catch (异常类型 标识符) {
// 如果try中的代码出现了异常，并且异常的类型和catch的异常的类型是可以匹配上的，就会执行这里的逻辑
}

12.2.1.2. 示例代码

/**
* @Description 异常的基本的捕获处理
*/
public class Handle1 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 会出现 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常的代码
            int[] array = new int[5];
            array[5] = 10;
        }
        // catch的异常类型，一定要和try中实际出现的异常类型一致
        catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("出现了一个数组下标越界异常");
        }
        System.out.println("end");
    }
}

12.2.1.3. 注意事项

catch中捕获的异常类型， 一定要和try中实际出现的异常类型一致。 否则将捕获不到异常， 会导致try中实际出现的异常没有被捕获处理， 依然可以终止程序的编译或运行。

12.2.2. 多个catch子句

12.2.2.1. 使用场景

如果在try代码段中， 出现了多种类型的异常， 此时如果需要对这些异常进行不同的处理， 可以写多个catch子句。

在实际使用中:

• 如果要针对不同的异常，进行不同的处理，可以用多个catch。
• 如果要针对每一种异常，进行的处理方式相同，直接catch父类异常即可。

12.2.2.2. 示例代码

/**
 * @Description    多个catch子句
 */
public class Handle2 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int b = (int)(Math.random() * 3);   // [0, 3) => { 0, 1, 2 }
            int a = 10 / b;                     // ArithmeticException
            int[] array = new int[5];
            array[5] = 10;                      // ArrayIndexOutOfBoundsException
        }
        catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("出现了数组下标越界异常");
        }
        catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("出现了算术异常");
        }

        System.out.println("end");
    }
}

12.2.2.3. 注意事项

• 多个catch书写的先后顺序， 对异常捕获有影响吗?
  • 如果多个catch捕获的异常类型之间， 没有继承关系存在， 此时先后顺序无所谓。
  • 如果多个catch捕获的异常类型之间， 存在继承关系， 则必须保证父类异常在后， 子类异常在前。

12.2.3. 一个catch捕获多种异常

12.2.3.1. 使用场景

如果try中出现了多种异常，并且某些类型的异常，处理方式相同。 并且与其他类型的处理方式不同。 此时， 可以使用一个catch捕获处理多种异常。

12.2.3.2. 示例代码

/**
 * @Description  一个catch捕获多种异常
 */
public class Handle3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 需求:
        // NullPointerException  ArrayIndexOutOfBoundsException  这两种异常处理方式相同， 输出 “数组相关异常”
        // ArithmeticException  NumberFormatException  这两种异常处理方式相同, 输出 “格式异常”
        try {
            nullPointerTest();     	// NullPointerException
            outOfBoundsTest();      // ArrayIndexOutOfBoundsException
            arithmeticTest();       // ArithmeticException
            formatException();      // NumberFormatException
        }
        catch (NullPointerException | ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("数组相关异常");
        }
        catch (ArithmeticException | NumberFormatException e) {
            System.out.println("格式异常");
        }
    }

    // NullPointerException
    private static void nullPointerTest() {
        int[] array = null;
        array[0] = 10;
    }

    // ArrayIndexOutOfBoundsException
    private static void outOfBoundsTest() {
        int[] array = new int[5];
        array[5] = 10;
    }

    // ArithmeticException
    private static void arithmeticTest() {
        int a = 10 / 0;
    }

    // NumberFormatException
    private static void formatException() {
        Integer i = Integer.valueOf("123a");
    }
}

12.2.3.3. 注意事项

在一个catch子句中捕获的多种类型的异常中，不允许出现有继承关系的异常类型。

12.2.4. finally子句

12.2.4.1. 概念

finally出现在try-catch子句的结尾， finally代码段中的内容， 始终会执行。

特点:
无论try代码段中有没有异常出现，无论try里面出现的异常没有被捕获处理，finally中的代码始终会执行。
基于这个特点，常常在finally中进行资源释放、流的关闭等操作。

面试题：
简述 final、finally、finalize 的区别。
final： 修饰变量，表示值不能改变， 是一个常量； 修饰类， 表示这个类无法被继承， 是一个最终类； 修饰方法， 表示这个方法是一个最终方法， 无法被重写。
finally: 用在try-catch结构结尾， 无论try中代码如何执行， finally始终会执行。 常用类做资源释放等操作。
finalize: 是析构方法， 是当一个对象被销毁之前触发的一个方法。

12.2.4.2. 示例代码

/**
 * @Description finally的使用
 */
public class Handle4 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println(10 / 0);
        }
        catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("出现了算术异常");
        }
        finally {
            System.out.println("finally代码段中的内容执行了");
        }
        System.out.println("end");
    }
}

12.3. 两个关键字

12.3.1. throw

12.3.1.1. 概念/使用场景

• 一个异常对象， 被实例化完成后， 没有任何意义。 不会影响到程序的编译或者运行。
• 如果希望某一个异常对象生效（可以影响程序的编译、运行）， 需要使用关键字 throw 进行异常的抛出。

12.3.1.2. 示例代码

/**
 * @Description throw关键字
 */
public class Handle5 {
    public static void main(String[] args) {
        int ret = calculate(10, 20);
        System.out.println(ret);
    }

    private static int calculate(int a, int b) {
        if (a > b) {
            return a - b;
        }
        // 否则，视为实参有逻辑错误，抛出一个异常
        RuntimeException exception = new RuntimeException();
        // 让当前的exception异常生效，使其可以终止程序的运行。
        // 而且，在一个方法中抛出了异常，从这个位置开始，向后所有的代码都不执行了。
        throw exception;
    }
}

12.3.2. throws

12.3.2.1. 概念/使用场景

• 用在方法的声明部分， 写在参数列表后面， 方法体前面。
• 定义在方法中， 表示这个方法过程结束中， 可能会遇到什么异常。
• 定义了throws异常抛出类型的方法， 在当前的方法中， 可以不处理这个异常， 由调用方处理。

12.3.2.2. 示例代码

import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
 * @Description
 */
public class Handle6 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            test2();
        } catch (ParseException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static void test2() throws ParseException {
        test();
    }

    // throws ParseException:
    // 1. 告诉调用方，这个方法有一个异常，在使用的时候，需要注意。
    // 2. 在这个方法中，如果遇到了ParseException异常，可以不去处理，谁调用这个方法谁处理。
    private static void test() throws ParseException {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        // 将一个指定格式的时间字符串，解析为一个Date对象
        Date date = sdf.parse("2000-01-01");
        System.out.println(date);
    }
}

12.4. 自定义异常

12.4.1. 为什么要自定义异常

使用异常， 是为了处理一些重大的逻辑BUG。 这些逻辑BUG可能会导致程序的崩溃。 此时， 可以使用异常机制， 强迫修改这个BUG。

系统中， 提供很多很多的异常类型。 但是， 异常类型提供的再多， 也无法满足我们所有的需求。 当我们需要的异常类型， 系统没有提供的时候， 此时我们就需要自定义异常了。

12.4.2. 如何自定义异常

其实， 系统提供的每一种异常， 都是一个类。 所以， 自定义异常， 其实就是写一个自定义的异常类。

• 如果要自定义一个编译时的异常， 需要继承自 Exception 类。
• 如果要自定义一个运行时的异常， 需要继承自 RuntimeException 类。

规范：
自定义的异常类， 理论上来讲， 类名可以任意定义。 但是出于规范， 一般都会以 Exception 作为结尾。
例如： ArrayIndexOutOfBoundsException、 NullPointerException、 ArithmeticException...

12.4.3. 示例代码

/**
 * @Description 自定义的异常类
 */
public class MyException extends RuntimeException {
    // 异常的描述信息
    // 在根类 Throwable 中，有一个私有的属性 detailMessage，存储异常的描述信息。
    // 在自定义异常描述信息的时候，只需要添加一个有参的构造方法即可完成
    public MyException() {}

    public MyException(String message) {
        // 调用父类中的构造方法，
        // 在父类中，再调用它的父类中的构造方法，一层层向上调用，最终可以调用到Throwable类中的有参构造
        // 实现对 detailMessage 属性的赋值。
        super(message);
    }
}