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.Errorjava.lang.Exception,平常所说的异常指java.lang.Exception

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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)

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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:

Java学习笔记Day05 异常处理_第3张图片

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?

  1. 创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。

  2. 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 T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。

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:

  1. 该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。
  2. 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?

    1. 多个异常分别处理。
    2. 多个异常一次捕获,多次处理。
    3. 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){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){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:

  1. 自定义一个编译期异常: 自定义类 并继承于java.lang.Exception
  2. 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

  1. 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
  2. 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:

  1. 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

  2. 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

  3. 给方法加@Test

  4. 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:

    1. 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),
    2. 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

  1. 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

    Java学习笔记Day05 异常处理_第4张图片

  2. 点击Debug运行模式

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  3. 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

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  4. Debug调试窗口介绍

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  5. 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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  6. 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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  7. 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

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    回车之后效果:Java学习笔记Day05 异常处理_第12张图片

    调试界面效果:Java学习笔记Day05 异常处理_第13张图片

  8. 此时到达findChar方法,快捷键F7,进入方法findChar

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  9. 快捷键F8 接续执行,创建了map对象,变量区域显示

    debug12

  10. 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

    Java学习笔记Day05 异常处理_第15张图片

  11. 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

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  12. 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

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  13. 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

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  14. 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

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