Java异常机制详解

Java异常机制详解_第1张图片

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

  1. 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。
  2. 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:
Java异常机制详解_第2张图片

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

  1. 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。

  2. 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:

  1. RuntimeException 运行时异常

  2. 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:
Java异常机制详解_第3张图片
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:
Java异常机制详解_第4张图片
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:
Java异常机制详解_第5张图片
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:
在这里插入图片描述

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:Java异常机制详解_第6张图片
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

  1. 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

  2. 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");  
    }
}

Java异常机制详解_第7张图片

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

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