Java学习笔记Day05 异常处理
第五章 异常处理
5.1 异常
异常概念
异常 ：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致JVM的非正常停止。
在Java等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。
异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.
异常体系
异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。
Throwable体系：
- Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免。
- Exception:表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。
Throwable中的常用方法：
-
public void printStackTrace():打印异常的详细信息。包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
-
public String getMessage():获取发生异常的原因。提示给用户的时候,就提示错误原因。
-
public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。 -
出现异常只需要将异常的简单类名拷贝到API中去查。
异常的分类
我们平常说的异常就是指Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。
异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常?
- 编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化异常)
- 运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)
异常的产生过程解析
先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。
工具类
public class ArrayTools {
// 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
public static int getElement(int[] arr, int index) {
int element = arr[index];
return element;
}
}
测试类
public class ExceptionDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 34, 12, 67 };
intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
System.out.println("num=" + num);
System.out.println("over");
}
}
上述程序执行过程图解：
5.2 Java中的异常处理
Java异常处理的五个关键字：try、catch、finally、throw、throws
抛出异常throw
在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如，在定义方法时，方法需要接受参数。那么，当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。
在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。那么，抛出一个异常具体如何操作呢？
-
创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。
-
需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢？怎么将这个异常对象传递到调用者处呢？通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象。
throw用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。
使用格式：
throw new 异常类名(参数);
例如：
throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");
学习完抛出异常的格式后，我们通过下面程序演示下throw的使用。
public class ThrowDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建一个数组
int[] arr = {2,4,52,2};
//根据索引找对应的元素
int index = 4;
int element = getElement(arr, index);
System.out.println(element);
System.out.println("over");
}
/*
* 根据 索引找到数组中对应的元素
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
//判断 索引是否越界
if(index<0 || index>arr.length-1){
/*判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。*/
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("角标越界了~~~");
}
int element = arr[index];
return element;
}
}
注意：如果产生了问题，我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出，也就是将问题返回给该方法的调用者。
那么对于调用者来说，该怎么处理呢？一种是进行捕获处理，另一种就是继续讲问题声明出去，使用throws声明处理。
Objects非空判断
还记得我们学习过一个类Objects吗，曾经提到过它由一些静态的实用方法组成，这些方法是null-save（空指针安全的）或null-tolerant（容忍空指针的），那么在它的源码中，对对象为null的值进行了抛出异常操作。
public static:查看指定引用对象不是null。T requireNonNull(T obj)
查看源码发现这里对为null的进行了抛出异常操作：
public static <T> T requireNonNull(T obj) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException();
return obj;
}
声明异常throws
声明异常：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理（稍后讲解该方式），那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。
关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).
声明异常格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{ }
声明异常的代码演示：
public class ThrowsDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
read("a.txt");
}
// 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。
public class ThrowsDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
read("a.txt");
}
public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
if (!path.equals("b.txt")) {
throw new IOException();
}
}
}
捕获异常try…catch
如果异常出现的话,会立刻终止程序,所以我们得处理异常:
- 该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。
- 在方法中使用try-catch的语句块来处理异常。
try-catch的方式就是捕获异常。
- 捕获异常：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理。
捕获异常语法如下：
try{
编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型 e){
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}
**try：**该代码块中编写可能产生异常的代码。
**catch：**用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。
注意:try和catch都不能单独使用,必须连用。
演示如下：
public class TryCatchDemo {
public static void main(String[] args) {
try {// 当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
read("b.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢？
//try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型
System.out.println(e);
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设如果不是a.txt认为该文件不存在是一个错误也就是异常throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
如何获取异常信息：
Throwable类中定义了一些查看方法:
-
public String getMessage():获取异常的描述信息,原因(提示给用户的时候,就提示错误原因。 -
public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。 -
public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。
包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
finally 代码块
finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。
什么时候的代码必须最终执行？
当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。
finally的语法:
try...catch....finally:自身需要处理异常,最终还得关闭资源。
注意:
finally不能单独使用。
比如在我们之后学习的IO流中，当打开了一个关联文件的资源，最后程序不管结果如何，都需要把这个资源关闭掉。
finally代码参考如下：
public class TryCatchDemo4 {
public static void main(String[] args) {
try {
read("a.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
//抓取到的是编译期异常 抛出去的是运行期
throw new RuntimeException(e);
} finally {
System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我们当前的这个方法中有异常有编译期异常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设如果不是 a.txt认为该文件不存在是一个错误也就是异常throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法,此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。
异常注意事项
-
多个异常使用捕获又该如何处理呢？
- 多个异常分别处理。
- 多个异常一次捕获，多次处理。
- 多个异常一次捕获一次处理。
一般我们是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：
try{ 编写可能会出现异常的代码 }catch(异常类型A e){ 当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获. 处理异常的代码 //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常 }catch(异常类型B e){ 当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获. 处理异常的代码 //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常 }注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。
-
运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
-
如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
-
如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
-
父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
5.3 自定义异常
概述
为什么需要自定义异常类:
我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是SUN没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题等等。
在上述代码中，发现这些异常都是JDK内部定义好的，但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在JDK中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢？
什么是自定义异常类:
在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.
自定义一个业务逻辑异常: RegisterException。一个注册异常类。
异常类如何定义:
- 自定义一个编译期异常: 自定义类 并继承于
java.lang.Exception。 - 自定义一个运行时期的异常类:自定义类 并继承于
java.lang.RuntimeException。
重抛异常及异常链接
对于异常，不仅要进行捕获处理，有时候还需要将此异常进一步传递给调用者，以便让调用者也能感受到这种异常。这时可以在catch语句块或finally语句块中采取一下三种方式
-
将当前捕获的异常再次抛出
throw e; -
重新生成一个异常并抛出
throw new Exception("some message"); -
重新生成并抛出一个异常，该异常中包含了当前的信息
throw new Exception("some message",e); e.getCause()//得到内部异常
5.4 断言及程序的测试
断言（assertion）
assert的格式：
assert 表达式;
assert 表达式:信息;
在调试程序时，如果表达式不为true，则程序会产生异常，并输出相关的错误信息
Assert的编译及运行
程序的测试及junit概念
程序的子程序是经常要进行的过程，必须保证程序在修改后其结果仍然是正确的，在编写程序代码的同时，还编写测试代码来判断这些程序是否正确，这个过程称为“测试驱动”的开发过程，从而保证了代码的质量，减少了后期的差错与调试的事件，所以实际上它提高了程序的开发效率。
Junit单元测试
测试分类
- 黑盒测试：不需要写代码，给输入值，看程序是否能够输出期望的值
- 白盒测试：需要写代码，关注程序具体的执行流程
Junit使用：白盒测试
步骤：
-
定义一个测试类
测试类名：被测试的类名Test:
CalculatorTest
包名：xxx.xxx.xx.test -
定义测试方法：
方法名：test测试的方法名
testAdd()
返回值：void
参数列表：空参 -
给方法加
@Test -
导入junit依赖环境
判定结果
-
红色：失败
-
绿色：成功
-
一般会使用断言操作来处理结果
fail(信息);//标识程序出错 Assert.assertEquals(期望的结果,运算的结果); Assert.assertNull(参数);//标识参数要为null
补充
@Before：修饰的方法会在测试方法之前被自动执行
@After：修饰的方法会在测试方法执行之后自动被执行
@Test
public void testSum2(){
HelloWorld a =new HelloWorld();
assertEquals(a.sum(0,100),100);
//fail("Not yet implemented");
}
5.5 程序的调试
~~程序中的错误
语法错误（Syntax error）
编辑、编译器发现
运行错误（Runtime error）
异常处理机制
逻辑错误（logic error）
调试（debug）、单元测试（unit test）
程序调试（debug）的手段
断点（breakpoint）
- 切换断点（tggle breakpoint）
跟踪（trace）
- 逐语句执行
- 逐过程执行
- 跳出函数
- 运行到光标处
监视（watch）
- 即时监视
- 快速监视（inspector）
- 添加监视（watch）
补充:IDEA使用Debug调试详解
-
Debug调试程序:
可以让代码逐行执行,查看代码执行的过程,调试程序中出现的bug
-
使用方式:
- 在行号的右边,鼠标左键单击,添加断点(每个方法的第一行,哪里有bug添加到哪里)，
- 右键,选择Debug执行程序，程序就会停留在添加的第一个断点处
-
执行程序:
- f8:逐行执行程序
- f7:进入到方法中
- shift+f8:跳出方法
- f9:跳到下一个断点,如果没有下一个断点,那么就结束程序
- ctrl+f2:退出debug模式,停止程序
- Console:切换到控制台
过程图解
-
在有效代码行，点击行号右边的空白区域，设置断点，程序执行到断点将停止，我们可以手动来运行程序
-
点击Debug运行模式
-
程序停止在断点上不再执行，而IDEA最下方打开了Debug调试窗口
-
Debug调试窗口介绍
-
快捷键F8，代码向下执行一行,第九行执行完毕，执行到第10行（第10行还未执行）
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切换到控制台面板，控制台显示 请录入一个字符串： 并且等待键盘录入
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快捷键F8，程序继续向后执行，执行键盘录入操作，在控制台录入数据 ababcea
回车之后效果：
调试界面效果：
-
此时到达findChar方法，快捷键F7，进入方法findChar
-
快捷键F8 接续执行，创建了map对象，变量区域显示
-
快捷键F8 接续执行，进入到循环中，循环变量i为 0,F8再继续执行，就获取到变量c赋值为字符‘a’ 字节值97
-
快捷键F8 接续执行，进入到判断语句中，因为该字符 不在Map集合键集中，再按F8执行，进入该判断中
-
快捷键F8 接续执行，循环结束，进入下次循环，此时map中已经添加一对儿元素
-
快捷键F8 接续执行，进入下次循环，再继续上面的操作，我们就可以看到代码每次是如何执行的了
-
如果不想继续debug,那么可以使用快捷键F9,程序正常执行到结束，程序结果在控制台显示
