Java异常机制详解
异常(Exception)的概念
异常指程序运行过程中出现的非正常现象，例如用户输入错误、除数为零、需要处理的文件不存在、数组下标越界等。
在Java的异常处理机制中，引进了很多用来描述和处理异常的类，称为异常类。异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。
所谓异常处理，就是指程序在出现问题时依然可以正确的执行完。
Java是采用面向对象的方式来处理异常的。处理过程：
- 抛出异常：在执行一个方法时，如果发生异常，则这个方法生成代表该异常的一个对象，停止当前执行路径，并把异常对象提交给JRE。
- 捕获异常：JRE得到该异常后，寻找相应的代码来处理该异常。JRE在方法的调用栈中查找，从生成异常的方法开始回溯，直到找到相应的异常处理代码为止。
异常分类
JDK 中定义了很多异常类，这些类对应了各种各样可能出现的异常事件，所有异常对象都是派生于Throwable类的一个实例。如果内置的异常类不能够满足需要，还可以创建自己的异常类。
Java对异常进行了分类，不同类型的异常分别用不同的Java类表示，所有异常的根类为java.lang.Throwable，Throwable下面又派生了两个子类：Error和Exception。Java异常类的层次结构如图所示：
Error
Error是程序无法处理的错误，表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关，而表示代码运行时 JVM(Java 虚拟机)出现的问题。例如，Java虚拟机运行错误(Virtual MachineError)，当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时，将出现 OutOfMemoryError。这些异常发生时，Java虚拟机(JVM)一般会选择线程终止。
Error表明系统JVM已经处于不可恢复的崩溃状态中。我们不需要管它。
Error与Exception的区别
-
我开着车走在路上，一头猪冲在路中间，我刹车。这叫一个异常。
-
我开着车在路上，发动机坏了，我停车，这叫错误。系统处于不可恢复的崩溃状态。发动机什么时候坏?我们普通司机能管吗?不能。发动机什么时候坏是汽车厂发动机制造商的事。
Exception
Exception是程序本身能够处理的异常，如：空指针异常(NullPointerException)、数组下标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)、类型转换异常(ClassCastException)、算术异常(ArithmeticException)等。
Exception类是所有异常类的父类，其子类对应了各种各样可能出现的异常事件。 通常Java的异常可分为：
-
RuntimeException 运行时异常
-
CheckedException 已检查异常
RuntimeException运行时异常
派生于RuntimeException的异常，如被 0 除、数组下标越界、空指针等，其产生比较频繁，处理麻烦，如果显式的声明或捕获将会对程序可读性和运行效率影响很大。 因此由系统自动检测并将它们交给缺省的异常处理程序(用户可不必对其处理)。
这类异常通常是由编程错误导致的，所以在编写程序时，并不要求必须使用异常处理机制来处理这类异常,经常需要通过增加“逻辑处理来避免这些异常”。
1.ArithmeticException异常：试图除以0
public class Exception {
public static void main(String[] args) {
int a=0;
System.out.println(1/a);
}
}
执行结果如图所示：
解决如上异常需要修改代码：
public class Exception {
public static void main(String[] args) {
int a=0;
if(a!=0) {
System.out.println(1/a);
}
}
}
2.NullPointerException异常
当程序访问一个空对象的成员变量或方法，或者访问一个空数组的成员时会发生空指针异常(NullPointerException)。
public class Exception {
public static void main(String[] args) {
String str=null;
System.out.println(str.length());
}
}
执行结果如图所示：
解决如上异常需要修改代码：
public class Exception {
public static void main(String[] args) {
String str=null;
if(str!=null) {
System.out.println(str.length());
}
}
}
3.ClassCastException异常
在引用数据类型转换时，有可能发生类型转换异常(ClassCastException)。
public class Exception {
public static void main(String[] args) {
Animal a=new Dog();
Cat c=(Cat)a;
}
}
class Animal{
}
class Dog extends Animal{
}
class Cat extends Animal{
}
执行结果如图所示：
解决如上异常需要修改代码：
public class Exception {
public static void main(String[] args) {
Animal a=new Dog();
if (a instanceof Cat) {
Cat c = (Cat) a;
}
}
}
4.ArrayIndexOutOfBoundsException异常
当程序访问一个数组的某个元素时，如果这个元素的索引超出了0~数组长度-1这个范围，则会出现数组下标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)。
public class Exception {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[5];
System.out.println(arr[5]);
}
}
执行结果如图所示：
解决如上异常需要修改代码：
public class Exception {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[5];
int a = 5;
if (a < arr.length) {
System.out.println(arr[a]);
}
}
}
5.NumberFormatException异常
在使用包装类将字符串转换成基本数据类型时，如果字符串的格式不正确，则会出现数字格式异常(NumberFormatException)。
public class Exception {
public static void main(String[] args) {
String str = "1234abcf";
System.out.println(Integer.parseInt(str));
}
}
执行结果如图所示：
解决如上异常需要修改代码：
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class Exception {
public static void main(String[] args) {
String str = "1234abcf";
Pattern p = Pattern.compile("^\\d+$");
Matcher m = p.matcher(str);
if (m.matches()) { // 如果str匹配代表数字的正则表达式,才会转换
System.out.println(Integer.parseInt(str));
}
}
}
注意事项
-
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
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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。
CheckedException已检查异常
所有不是RuntimeException的异常，统称为Checked Exception，又被称为“已检查异常”，如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常。 这类异常在编译时就必须做出处理，否则无法通过编译。
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
InputStream i = new FileInputStream("D:\\a.txt");
}
}
如图所示，异常的处理方式有两种：使用“try/catch”捕获异常、使用“throws”声明异常。
try-catch-finally捕获异常详解
throws 声明异常详解