java异常处理之try...catch...finally详解

    异常处理机制已经成为判断一门编程语言是否成熟的标准之一，其对代码的健壮性有很大影响。一直以来异常处理使用不是很得心应手，今天对异常进行了较为深入的学习，这篇主要是对try…catch…finally的一个总结。

一.java继承体系

    Java语言为异常处理提供了丰富的异常类，这些类之间有严格的继承关系。如图：

从图中我们可以看出，所有的类都是继承于Throwable这个父类，java将所有的非正常情况分为两种：Error(错误)和Exception(异常)，Error错误一般是于虚拟机相关的问题，如系统崩溃、虚拟机错误、动态链接失败等，这种错误是无法恢复或不可能捕获的，而我们能处理的是Exception类下的错误。Exception则分为两大类，RuntimeException(运行时异常)和其他异常(Checked异常)，其他异常(Checked异常)是各种形式的编译错误，是我们必须显示处理才可以通过变异的；而运行时错误顾名思义就是程序已经通过了编译，在运行时出现的错误，若是对这些异常置之不理会导致程序停止运行、占用资源无法释放甚至导致系统崩溃。

二.java异常处理机制及实现方法

1. 主要依赖于try、catch、finally、throw和throws这五个关键字。(throw和throws本篇不涉及)
2. try…catch…finally处理机制：try关键字后跟一个花括号栝起的代码块(即使该代码块只有一行也不能省略花括号)，简称try块。catch对应异常类型和代码块，用于表明更改catch块用于处理该种类型的异常。一个try块后可以跟多个catch块。在catch块后还可以跟一个finally块，finally块用于回收在try块里打开的资源。
   这样讲过于抽象，那我们看几个例子：
   e.g.1 try…catch语句块

/*功能:对输入的两个数进行相除运算*/
public class DivTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int a = Integer.parseInt(args[0]);
            int b = Integer.parseInt(args[1]);
            int c = a/b;
            System.out.println("您输入的两个数相除的结果是：" + c);
        } catch(IndexOutOfBoundsException ie) {
            System.out.println("数组越界");
        } catch(NumberFormatException ne) {
            System.out.println("数字格式异常");
        }  catch(ArithmeticException ae) {
            System.out.println("算术异常");
        }  catch(Exception e) {
            System.out.println("未知异常");
        } 
    }
}

    以上代码我们看到，对不同的异常情况作了不同的处理：输入参数不够会发生数组越界异常、输入参数不是数字发生数字格式异常、若输入第二个数是0，则发生除0异常，调用算术异常进行处理、出现其他异常时那么该异常对象必定是Exception类或其子类的实例，java调用Exception类对其进行处理，前三种异常类均是RuntimeException的子类。在使用try…catch语句块时需要知道或注意以下几点：
 1) 处理过程：代码在执行的时候，进入try块，若是在try块中出现了异常，系统会自动生成一个一场对象，该对象被提交给java运行时环境，这就是异常的抛出；在java运行时环境收到异常对象时则把该对象交给catch块处理，这个过程叫做异常的捕获；若找到相应的catch块就执行catch块中的代码，若没有找到，则运行时环境终止，程序也退出。
 2) 执行一次try块只执行一个catch块
 3) 有多个catch块并有继承关系的情况下必须先写子类后写父类(即先捕获小异常再捕获大异常)，若写反在编译时就会报错
 4) Java7提供的多异常捕获：在Java7之前，每一个catch块只能捕获一种异常，但从java7开始，一个catch块可以捕获多种类型的异常。在使用多异常捕获应注意两点：
  (1) 多种异常之间用竖线( | )隔开
  (2) 多种异常对象被final隐式修饰，因此程序不能对其重新赋值
 以下代码是多异常捕获的例子：
 e.g.2

/*多异常捕获*/
public class MultiExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int a = Integer.parseInt(args[0]);
            int b = Integer.parseInt(args[1]);
            int c = a/b;
            System.out.println("您输入的两个数相除的结果是：" + c);
        } catch(IndexOutOfBoundsException|NumberFormatException|
        ArithmeticException ie) {
            System.out.println("数组越界或数字格式异常或算术异常");
            ie = new ArithmeticExcrption("test");   //①
        } catch(Exception e) {
            System.out.println("未知异常");
            e = new RuntimeException("test");   //②
        } 
    }
}

可以看出，以上代码中，①号代码是错误的，因为ie是被final隐式修饰的对象，②号代码是正确的
  3. 使用finally回收资源：有些时候我们在try块中打开了一些物理资源（例如数据库链接、网络连接和磁盘文件等），这些资源都应进行显示回收。有人说java不是有垃圾回收机制吗？java的垃圾回收机制是自动回收堆内存中对象所占用的内存，而物理资源是不会自动回收的。
finally重点学习以下几点：
 1) 执行过程以及引入finally的原因：finally最后执行并且最后执行，物理资源回收放在finally块中的原因就是finally块一定会被执行。相反，若是放在try块中，在执行之前就出现异常则跳转至catch块中，则回收资源的代码不会被执行；同样的，若是放在catch块中，若不发生异常，那么catch块就不会被执行
 2) 若是在catch快中有return语句，则先执行完finally中的程序后再回到catch块中并执行return语句
 3) 若是在finally中有return语句，那么try块和catch块中的return语句都会失效，不会被执行
 4) 若在catch块中强制退出虚拟机，如使用System.exit(1)语句，则会直接退出程序，finally也不会得到执行
  e.g.3

/*该类功能：打开a.txt文件，在finally块中对资源进行回收*/
/* 对代码中一些方法的解释：
 * 所有异常都包含以下几种访问异常信息的常用方法：
 * getMessage():返回该异常的详细描述字符串
 * printStackTrace():将该异常的跟踪栈信息输出到标准错误输出
 * printStaceTrace(PrintStack s):将该异常的跟踪栈信息到执行输出流
 * getStackTrace():返回该异常的跟踪栈信息
 */
public class FinallyTest {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            fis = new FileInputStream("a.txt");
        }catch(IOException ioe) {
            System.out.println(ioe.getMessage());
            return;           //①
            System.exit(1);   //②
        }finally {
            if(fis != null) {
                try{
                    fis.close();
                }catch(IOException ioe) {
                    ioe.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("执行finally块里的资源回收！");
        }
    }
}

注释掉②号代码运行以上程序，我们看到的结果是：

a.txt (系统找不到该文件。)
程序已经执行了finally里的资源回收！

注释掉①号代码运行以上程序，我们看到的结果是：

a.txt (系统找不到该文件。)

  4. 嵌套
例如e.g.3代码所示，finally块中还嵌套了一个try…catch语句块，这种在try块、catch块或finally块中包含完整的异常处理流程的情形被称为异常的嵌套。一般对嵌套深度没有限制，但是层次太深的嵌套会降低可读性。
  5.Java7的自动关闭资源的try语句：
  在java7之前，我们必须像e.g.3中的代码一样手动关闭文件，回收资源。在Java7中增强了try语句的功能，它允许在try关键字后紧跟一对圆括号，圆括号可以声明、初始化一个或多个资源，此处的资源指的是那些必须在程序结束时显示关闭的资源，try语句在该语句结束时自动关闭这些资源。这些资源实现类必须实现AutoCloseable或Closeable接口，实现这两个接口就必须实现close()方法。
注：Closeable是AutoCloseable接口的子接口，Closeable接口里的close()方法声明抛出了IOException，因此它的实现类在实现close()方法时只能声明抛出IOException或其子类；AutoCloseable接口里的close()方法声明抛出了Exception，因此它的实现类在实现close()方法时能抛出任何异常。Java7几乎把所有的“资源类”（包括文件IO的各种类、JDBC编程的Connection、Statement等接口）进行了改写，改写后的资源类都实现了AutoCloseable或Closeable接口
  e.g.4

/*使用自动回收资源的try语句*/
public class AutoCloseTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try(
        //声明、初始化两个可关闭的资源，try语句会自动关闭这两个资源
        BufferedReader br = new BufferedReader(
        new FileReader("AutoCloseTest.java"));
        PrintStream ps =  new PrintStream(
        new FileOutputStream("a.txt"))) {
            //使用两个资源
            System.out.println(br.readLine());
            ps.println("自动关闭资源的try语句")
        }
    }
}

以上try语句块后的圆括号中声明、初始化了两个IO流，由于BufferedReader、PrintStream都实现了Closeable接口，所以try语句会自动关闭它们。自动关闭资源的try语句块相当于包含了隐式的finally块用于关闭资源，这个try语句可以没有catch块也可以没有finally块，大大减少了代码的长度。