Java基础知识7_异常处理2

抛出异常

异常的传播
当某个方法抛出了异常时，如果当前方法没有捕获异常，异常就会被抛到上层调用方法，直到遇到某个try ... catch被捕获为止：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try {
process1();
} catch (Exception e) { //捕获
e.printStackTrace();
}
}
static void process1() {
process2();
}
static void process2() {
Integer.parseInt(null); // 会抛出NumberFormatException
}
}

通过printStackTrace()可以打印出方法的调用栈，类似：
java.lang.NumberFormatException: null
at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:614)
at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:770)
at Main.process2(Main.java:16)
at Main.process1(Main.java:12)
at Main.main(Main.java:5)

printStackTrace()对于调试错误非常有用，上述信息表示：NumberFormatException是在java.lang.Integer.parseInt方法中被抛出的，从下往上看，调用层次依次是：
main()调用process1()；
process1()调用process2()；
process2()调用Integer.parseInt(String)；
Integer.parseInt(String)调用Integer.parseInt(String, int)。

查看Integer.java源码可知，抛出异常的方法代码如下：
public static int parseInt(String s, int radix) throws NumberFormatException {
if (s == null) {
throw new NumberFormatException("null");
}
...
}
并且，每层调用均给出了源代码的行号，可直接定位。

抛出异常
当发生错误时，例如，用户输入了非法的字符，我们就可以抛出异常。

如何抛出异常？参考Integer.parseInt()方法，抛出异常分两步：
1.创建某个Exception的实例；
2.用throw语句抛出。
下面是一个例子：
void process2(String s) {
if (s==null) {
NullPointerException e = new NullPointerException();
throw e;
}
}
实际上，绝大部分抛出异常的代码都会合并写成一行：
void process2(String s) {
if (s==null) {
throw new NullPointerException();
}
}
如果一个方法捕获了某个异常后，又在catch子句中抛出新的异常，就相当于把抛出的异常类型“转换”了：
void process1(String s) {
try {
process2();
} catch (NullPointerException e) {
throw new IllegalArgumentException();
}
}
void process2(String s) {
if (s==null) {
throw new NullPointerException();
}
}
当process2()抛出NullPointerException后，被process1()捕获，然后抛出IllegalArgumentException()。

如果在main()中捕获IllegalArgumentException，我们看看打印的异常栈，类似：
java.lang.IllegalArgumentException
at Main.process1(Main.java:15)
at Main.main(Main.java:5)
为了能追踪到完整的异常栈，在构造异常的时候，把原始的Exception实例传进去，新的Exception就可以持有原始Exception信息。对上述代码改进如下：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try {
process1();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}

static void process1() {
try {
process2();
} catch (NullPointerException e) {
throw new IllegalArgumentException(e);
//传入原始的Exception，新的Exception就可以持有原始Exception的信息
}
}
static void process2() {
throw new NullPointerException();
}
}
运行上述代码，打印出的异常栈类似：
java.lang.IllegalArgumentException: java.lang.NullPointerException
at Main.process1(Main.java:15)
at Main.main(Main.java:5)
Caused by: java.lang.NullPointerException
at Main.process2(Main.java:20)
at Main.process1(Main.java:13)

注意到Caused by: Xxx，说明捕获的IllegalArgumentException并不是造成问题的根源，根源在于NullPointerException，是在Main.process2()方法抛出的。
在代码中获取原始异常可以使用e.getCause()方法。如果返回null，说明已经是“根异常”了。
有了完整的异常栈的信息，我们才能快速定位并修复代码的问题。
注：捕获到异常并再次抛出时，一定要留住原始异常，否则很难定位第一案发现场。

如果我们在try或者catch语句块中抛出异常，finally语句是否会执行？
答：在catch中抛出异常，不会影响finally的执行。JVM会先执行其他语句（包括catch内其他语句和finally的语句），然后抛出异常。

如果在执行finally语句时抛出异常，那么，catch语句的异常还能否继续抛出？
答：finally抛出异常后，原来在catch中准备抛出的异常就“消失”了，因为只能抛出一个异常。
被finally内抛出的异常屏蔽而没有执行抛出的异常被称为“被屏蔽”的异常（Suppressed Exception）。

在极少数的情况下，我们需要获知所有的异常。如何保存所有的异常信息？方法是先用Exception类型的变量origin保存原始异常，然后在finally模块调用Throwable.addSuppressed()，把原始异常添加进来，最后在finally抛出：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Exception origin = null;
try {
System.out.println(Integer.parseInt("abc"));
} catch (Exception e) {
origin = e;
throw e;
} finally {
Exception e = new IllegalArgumentException();
if (origin != null) {
e.addSuppressed(origin);
}
throw e;
}
}
}
这样的话，当catch和finally都抛出了异常时，虽然catch的异常被屏蔽了，但是，finally抛出的异常仍然包含了它：
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException
at Main.main(Main.java:11)
Suppressed: java.lang.NumberFormatException: For input string: "abc"
at java.base/java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)
at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:652)
at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:770)
at Main.main(Main.java:6)

通过Throwable.getSuppressed()可以获取所有的Suppressed Exception。

绝大多数情况下，在finally中不要抛出异常。因此，我们通常不需要关心Suppressed Exception。

提问时贴出异常
因为异常打印的详细的栈信息是找出问题的关键。
如果只贴部分异常信息，最关键的Caused by: xxx给省略了，属于不正确的提问方式。
小结
调用printStackTrace()可以打印异常的传播栈，对于调试非常有用；

捕获异常并再次抛出新的异常时，应该持有原始异常信息；

通常不要在finally中抛出异常。如果在finally中抛出异常，应该原始异常加入到原有异常中。调用方可通过Throwable.getSuppressed()获取所有添加的Suppressed Exception。

自定义异常
Java标准库定义的常用异常包括：

Exception
│
├─ RuntimeException 运行时异常
│ │
│ ├─ NullPointerException 空指针异常
│ │
│ ├─ IndexOutOfBoundsException 索引越界异常
│ │
│ ├─ SecurityException 安全异常
│ │
│ └─ IllegalArgumentException 非法参数异常
│ │
│ └─ NumberFormatException 数字格式异常
│
├─ IOException IO异常
│ │
│ ├─ UnsupportedCharsetException 不支持的字符集异常
│ │
│ ├─ FileNotFoundException 文件为找到异常
│ │
│ └─ SocketException 端口异常
│
├─ ParseException 解析异常
│
├─ GeneralSecurityException 一般安全异常
│
├─ SQLException 数据库异常
│
└─ TimeoutException 超时异常

当我们在代码中需要抛出异常时，尽量使用JDK已定义的异常类型
例如，当参数检查不合法，应该抛出IllegalArgumentException。

在一个大型项目中，可以自定义新的异常类型，但是，保持一个合理的异常继承体系是非常重要的。

一个常见的做法是自定义一个BaseException作为“根异常”，然后，派生出各种业务类型的异常。

BaseException需要从一个适合的Exception派生，通常建议从RuntimeException派生：
public class BaseException extends RuntimeException {
}
其他业务类型的异常就可以从BaseException派生：

public class UserNotFoundException extends BaseException {
}

public class LoginFailedException extends BaseException {
}

...

自定义的BaseException应该提供多个构造方法：
public class BaseException extends RuntimeException {
public BaseException() {
super();
}

public BaseException(String message, Throwable cause) {
super(message, cause);
}

public BaseException(String message) {
super(message);
}

public BaseException(Throwable cause) {
super(cause);
}
}
上述构造方法实际上都是原样照抄RuntimeException。这样，抛出异常的时候，就可以选择合适的构造方法。通过IDE可以根据父类快速生成子类的构造方法。

 

NullPointerException
NullPointerException即空指针异常，俗称NPE。如果一个对象为null，调用其方法或访问其字段就会产生NullPointerException。NullPointerException通常是由JVM抛出的。

指针这个概念实际上源自C语言，Java语言中并无指针。我们定义的变量实际上是引用，Null Pointer更确切地说是Null Reference，不过两者区别不大。

处理NullPointerException
首先，NullPointerException是一种代码逻辑错误，遇到NullPointerException，遵循原则是早暴露，早修复，严禁使用catch来隐藏这种编码错误：
// 错误示例: 捕获NullPointerException
try {
transferMoney(from, to, amount);
} catch (NullPointerException e) {
}

好的编码习惯可以极大地降低NullPointerException的产生，例如：
成员变量在定义时初始化：
public class Person {
private String name = "";
}
使用空字符串""而不是默认的null可避免很多NullPointerException，编写业务逻辑时，用空字符串""表示未填写比null安全得多。

返回空字符串""、空数组而不是null：
public String[] readLinesFromFile(String file) {
if (getFileSize(file) == 0) {
// 返回空数组而不是null:
return new String[0];
}
...
}
这样可以使得调用方无需检查结果是否为null。

如果调用方一定要根据null判断，比如返回null表示文件不存在，那么考虑返回Optional：

public Optional readFromFile(String file) {
if (!fileExist(file)) {
return Optional.empty();
}
...
}

定位NullPointerException
如果产生了NullPointerException，例如，调用a.b.c.x()时产生了NullPointerException，原因可能是：
a是null；
a.b是null；
a.b.c是null；

确定到底是哪个对象是null以前只能打印这样的日志：
System.out.println(a);
System.out.println(a.b);
System.out.println(a.b.c);
从Java 14开始，如果产生了NullPointerException，JVM可以给出详细的信息告诉我们null对象到底是谁。

可以在NullPointerException的详细信息中看到类似... because ".address.city" is null，意思是city字段为null，这样我们就能快速定位问题所在。
这种增强的NullPointerException详细信息是Java 14新增的功能，但默认是关闭的，我们可以给JVM添加一个-XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages参数启用它：
java -XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages Main.java

小结
NullPointerException是Java代码常见的逻辑错误，应当早暴露，早修复；
可以启用Java 14的增强异常信息来查看NullPointerException的详细错误信息。