Java异常真的看这一篇就够了

前言：本篇博客结合培训班视频编写，希望以最通俗易懂的文字，讲明白异常机制。大部分在介绍概念的时候，我都会用自问自答的方式来描述，原因是这样子更加印象深刻。
动力节点：https://www.bilibili.com/video/BV1Rx411876f?p=629

目录

一、异常概述
二、异常继承结构
三、编译时异常和运行时异常
四、异常的处理
    - 1）处理方式一：捕获
    - 2）处理方式二：抛出
五、异常类的常用方法
    - 1）printStackTrace()方法
    - 2）getMessage()方法
六、finally的使用
七、自定义异常
八、注意点总结

一、异常概述

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1）什么是异常？
通俗地说，就是程序编译或者执行过程中发生了不正常的情况。

2）java提供异常机制有什么用？
当程序执行过程中出现了不正常情况（异常）的时候，java会把异常的信息打印到控制台上，供程序员参考，程序员就能根据异常信息，对程序进行修改，让程序更加健壮。假如没有异常机制，我们的代码错了也不知道，那显然是不行的。

我们先看看以下的代码：

public class ExceptionTest02 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        int a = 10;
        int b = 0;
        int c = a/b;
        System.out.println(a + "/" + b + "=" + c);
    }
}

显然，我们的代码是不正确的，因为数学中，作为分母的 b 是不能为 0 的，我们执行这段代码，发现控制台输出了以下信息。

有了这些信息，我们就得知，原来我们的代码在第5行出错了，且原因是除数为 0，然后我们就能对代码进行修改，让程序更加健壮。

public class ExceptionTest02 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        int a = 10;
        int b = 0;
        if(b == 0){
      //如果b为0，直接return
			System.out.println("除数不能为0");
			return;
		}
        int c = a/b; //b不为0就会执行到这里进行运算
        System.out.println(a + "/" + b + "=" + c);
    }
}

3）为什么我们代码写错的时候，会有异常出现呢？
在java中，万物皆对象，异常也不例外，各种异常都被封装成了类（也就是异常在java中以类的形式存在），当代码写错时，java虚拟机（JVM）会根据异常类创建一个异常对象，将这个对象“抛出”，并且终止我们程序的执行。
在异常类中，都有一个参数类型为字符串的构造方法，参数是字符串类型，传入的是异常的原因

比如我们上面的代码中，假如b为 0 时

int c = a/b; //JVM执行到这里会new异常对象：new ArithmeticException("/ by zero");

然后JVM将异常信息打印在控制台上（先不用关注其底层如何实现，知道是JVM在抛异常对象即可）。

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二、异常继承结构

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下图中，红线均表示继承。

                                                                                图(1)

对图（1）的解释
1）Throwable是一个类，该单词的中文翻译是“可抛出的”，也就是继承了该类的Error(错误)和Exception(异常)都
是可以抛出的。这里的抛出是指throw和throws关键字，后面讲。
2）Error是“错误”，Exception是“异常”，错误和异常都会结束程序的执行，但是错误不能被处理，异常可以被处理
。这里的处理是指捕获或者抛出，后面讲。
3）Error子类中，不仅仅包括上图中的两个，但这个不是我们学习的重点，没必要了解太多。Exception子类中，有
一个子类是RuntimeException，RuntimeException下的所有子类都称为运行时异常；除RuntimeException的以外
其他子类，都称为编译时异常。这两种异常同样后面讲。
4）同样的，运行时异常的子类不仅仅只有这些，这里只是列举一些常见的异常。这些我们需要认识，当我们遇到异常
时，就能比较快地知道哪里错误了。

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三、编译时异常和运行时异常

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在前面我们已经提到，异常在java以类的形式存在，当异常出现的时候，是由JVM去创建一个异常对象并且抛出，我们还知道，创建对象这个过程发生在运行阶段。也就是说，编译时异常和运行时异常都是发生在运行阶段，那么编译时异常这个名称是怎么来的呢？

编译时异常：如下图。显然，在我们写代码的时候，我们的编译器就能识别出某个地方有异常需要先处理。也就是在编译前就能知道异常的存在，如果不处理，编译将不能通过，所以称为“编译时异常”。

                                                                                图(2)

运行时异常：看我们前面那个除以 0 的代码，显然，我们在编写代码的时候，编译器并没有发现 int c = a/b; 这一行代码存在异常（也就是这行代码下并没有红色波浪线）。需要在我们执行程序的时候，它才能确定这行代码存在异常，因此称为“运行时异常”。

有些小伙伴可能前面的基础不够扎实，还不知道什么是编译，这里你先简单理解成：
我们在编写java代码的时候，其实是在一个 “类名,java” 的文件上编写，编译能根据这个文件生成另外一个文件，称为字节码文件，文件名是 “类名.class”，只有字节码文件，我们的java虚拟机才能运行，“.java”是运行不了的。
那么也就是说，如果是编译时异常，我们将不能得到 .class 文件，而运行时异常可以，我们来看下图。

                                                                                图(3)

怎么样？对比其他资料上那些经过多次复制粘贴文字表述，这里是不是清晰了很多。那些学过异常，然后知识不牢固的，相信你看到这里，对编译时异常和运行时异常会有更清晰的了解了。

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四、异常的处理

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在写异常的处理之前，请大家先记住一件事：编译时异常可以捕获或者抛出（需要处理），运行时异常不需要处理。

现在，先讲前半句，也就是编译时异常的处理方式：
假设有这么个案例，我是做销售的，某次业务中不小心使得公司亏损了1000块钱，我们把这件事当做是java中的异常，我应该怎么做？

1）处理方式一：捕获

第一个方式是我自己掏钱把1000块补上，我自己处理这件事。
在java中，假设一个方法出现了编译时异常，同样的，它也可以通过try...catch...来解决这个异常，这种方式称为
捕获。
针对图(2)中的异常，我们捕获处理的代码如下：（注意看注释，且在执行以下代码之前，请在F盘中创建一个a.txt
文件）

public class ExceptionTest01 {
     
    public static void main(String[] args)  {
     
        //try是"尝试"的意思，也就是尝试一下try后面 { } 中的内容。如果有异常，则进行捕捉，即catch环节
        //；如果没有异常，则不需要catch，跳过catch之后，继续从System.out.println("skr");开始，往下
        //执行
        try {
      
            FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
     
        //catch是"捕捉"的意思，也就是在try中判断出现异常之后，catch将异常抓住并进行处理。e.printStac
        //kTrace()就是将异常信息打印在控制台上，其中printStackTrace()所有Throwable子类都具有的方法
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("skr");
    }
}

可能执行上面的代码，你还是不太能理解，执行结果是直接在控制台上打印“skr”，这是因为，我们的 F:\a.txt 文件是确确实实存在于我们的硬盘上的，也就是能找到文件，也就不会出现异常。
我们修改一下代码，改成 F:\b.txt ，此时，文件已经不存在，我们运行一下，结果如下：

                                                                                图(4)

可以看到，它帮我们将异常信息，包括原因、位置等都打印出来了。还有一个细节，我们注意到，"skr"也被打印出来了！也就是说，异常发生之后，程序还在执行！这和我们前面的说法不同，我们前面是说，发生异常后，程序终止执行，这是为什么呢？带着这个问题，我们来看编译时异常的另一种处理方法。

2）处理方式二：抛出

回到案例，我除了自己掏钱补上，其实我还有另一种处理方式，我可以上报我的组长，让他想办法。
同样的，在java中，如果一个方法出现了异常，那它可以不进行捕捉处理，它可以抛给它的调用者（调用它的另外一
个方法），实现的方式是使用throws关键字。
我们继续来看下面的代码，仍然是注意看注释。

public class ExceptionTest01 {
     
	//3）经理不乐意了，那让董事长（Java虚拟机）去解决吧！继续throws
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
     
        lisi();
        System.out.println("skr");
    }
    //2）组长李四犯愁了，他也不想掏腰包，于是继续throws，又抛给了经理main方法
    public static void lisi() throws FileNotFoundException {
     
        zhangsan();
    }
    //1）定义方法，假设张三犯错导致公司亏损，那他赶紧告诉了组长李四
    public static void zhangsan() throws FileNotFoundException{
     
        FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\a.txt");
    }
}

由于我们的 F:\a.txt 文件是存在的，因此不会出现异常，因此继续执行打印 “skr”；
我们再将 F:\a.txt 修改成 F:\b.txt ，发现报错了，且没有打印 skr 。这是因为，各个方法都不对异常进行处理，Java虚拟机只能将异常信息打印在控制台上，并直接终止程序的运行。

                                                                                图(5)

假如我们一开始就捕捉处理，就不需要一层层地向上抛了，如下代码

public class ExceptionTest01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        lisi();
        System.out.println("skr");
    }
    public static void lisi() {
     
        zhangsan();
    }
    public static void zhangsan(){
     
        try {
     
            FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
     
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

【小总结】
编译时异常有两种处理方式，一种方式是在方法内部自行捕捉处理，这种方式如果出现了异常，会打印异常信息，但不会导致程序的终止，因为异常不是被Java虚拟机发现的；另一种方式是在声明方法的时候，加上throws，将可能出现的异常抛给调用者，如果调用者一直没有处理，直到抛给Java虚拟机，Java虚拟机如果发现有异常，那么就会打印异常信息，并终止程序。

我们用了大篇幅来介绍编译时异常的处理，那么运行时异常呢？其实运行时异常我们不用处理，原因很简单。因为运行时异常即使不处理，也能通过编译。

学到这里，相信你有以下的困惑：
1）为什么异常要分成编译时异常和运行时异常，直接全部作为编译时异常，那我们的程序不就绝对安全了吗？

想法是正确的，确实，这样能保证我们的程序绝对安全，但是这样的话，我们的程序将导到处都是处理异常的代码，
可读性很差。

2）编译时异常有两种处理方式，那我应该选择哪一种呢？

当异常有必要上报，让调用者知道的时候，就需要用throws，你会觉得这是废话，我来解释一下。

我们来看下图。前面我们已经说到，异常在java中是类的形式存在，异常出现后有异常信息的打印是因为创建了异常
对象，然后调用异常对象的方法进行打印的，这里再强调一遍，我们看下面的代码就好理解了。
显然，我们创建完FileNotFoundException对象，就是想要上抛，让我们程序员在创建FileInputStream对象的时候
，能够清楚地知道该构造方法可能会因为找不到文件而出现异常，所以我们程序员才能使用try catch进行处理。
这里为什么使用throws而不使用try catch也就很明显了，假如我们在这里使用try catch的话，那不是搬石砸脚吗？
我们创建了异常对象，却又要捕捉处理它，那不是没事找事做吗？

具体的话，其实等待了实际的开发，我们才能够真正领会到，所以这里不理解也没关系。

                                                                                图(6)

五、异常类的常用方法

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在前面的学习中，我们捕捉到异常对象之后，打印异常信息都是使用printStackTrace()方法，其实还有其他常用的方法，现在我们来了解一下。

1）printStackTrace()方法

这个方法较为常用，也就是我们上面一直在用的方法。原因是该方法能够打印异常原因，还能打印异常的跟踪路径，如何理解呢？看看这代码和图你就明白了。

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;

public class ExceptionTest01 {
     
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
     
        m2();
    }
    public static void m2() throws FileNotFoundException {
     
        m1();
    }
    public static void m1() throws FileNotFoundException {
     
        FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\b.txt");
    }
}

                                                                                图(7)

还是找不到文件这个异常，只不过现在我们是要学习如何看异常信息。
上图写的很清楚了，在红框中，是我们需要关注的，且应该直接找最上面那一行。因为最上面那一行是异常出现的根源，它告诉我们，出现异常的根源是在 ExceptionTest01类的 m1() 方法出错，在类的第12行代码。
于是我们去检查第12行，结合异常原因，发现原来是 new FileInputStream() 时，传入的路径 F:\b.txt 有问题，文件不存在。

2）getMessage()方法

getMessage()方法比较少用，但是在某些时候，只能使用该方法，这里不再扩展，我们看一下怎么用就行。

getMessage()方法以字符串形式返回异常原因，所以我们还需要加上打印的代码。

public class ExceptionTest01 {
     
    public static void main(String[] args)  {
     
        try {
      
            FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\b.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
     
            System.out.println(e.getMessage());
        } 
    }
}

这个方法不难，大家直接复制粘贴看看效果就行了。

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六、finally的使用

我们已经知道，try中的代码，如果出现异常，就会到catch步骤；如果没有出现异常，就跳过catch步骤。finally呢？finally就是无论try中的代码有没有出现异常，finally{ }中的代码都会执行。finally一般用于关闭资源。如下代码

public class ExceptionTest01 {
     
    public static void main(String[] args)  {
     
        try {
      
            FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
     
            e.printStackTrace();
        } finally{
     
        	//这就是关闭资源，如果你已经学过了IO流，这个不难看懂；没学过也不要紧，
        	//你只要知道，无论有没有异常发生，finally中的代码都会执行即可
			fis.close(); 
		}
        System.out.println("skr");
    }
}

另外，更离谱的是，即使return结束方法了，finally还是能执行，我们看以下图片

                                                                                图(8)

finally在学习IO流的时候，就会经常用到。

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七、自定义异常

SUN公司提供的JDK内置异常类在实际的开发中是不够用的，因为实际开发中有很多的业务，这些业务出现异常之后，JDK中没有。所以我们就需要自定义异常。

怎么自定义异常呢？不会就模仿！
我们来看看 ArithmeticException 类的代码是怎么写的。（不需要记代码！稍微瞄一眼就行！我们模仿就好了，以下是SUN公司写的源代码。）

public class ArithmeticException extends RuntimeException {
     
    private static final long serialVersionUID = 2256477558314496007L;

    public ArithmeticException() {
     
        super();
    }

    public ArithmeticException(String s) {
     
        super(s);
    }
}

我们发现，ArithmeticException类只有两个构造方法，那么会不会是模仿的关键呢？我们试一下：
自定义一个异常，当银行卡中没有钱，你还要取钱的时候，就会报错。

public class NoMoneyException extends RuntimeException {
     
	public NoMoneyException () {
     
        super();
    }

    public NoMoneyException (String s) {
     
        super(s);
    }
}

我们来测试一下这个自定义的异常类管不管用，代码如下

public class ExceptionTest03 {
     
    private int balance = 100; //余额

    public static void main(String[] args) {
     
        ExceptionTest03 test03 = new ExceptionTest03();
        test03.getMoney(200);
    }

    public void getMoney(int money){
      //参数是要取得钱
        if(money > balance){
     
            throw new NoMoneyException("取的钱比余额多，取钱失败");
        }
        balance = balance - money;
        System.out.println("取了" + money + "钱，卡内剩下" + balance + "钱。");
    }
}

我们调用 getMoney() 方法，传入100时，正常打印；传入100以上的钱时，抛出异常，效果如下。说明我们自定义的异常类成功啦！

                                                                                图(9)

细心的小伙伴应该能够注意到，我们这里继承的是 RuntimeException ，也就是我们自定义的异常类是运行时异常类，那么如何自定义编译时异常类呢？
答案是【继承Exception类】即可，这个小伙伴们自己试一下哈，继承 RuntimeException 改成继承 Exception，我们就能看到 throw new NoMoneyException(“取的钱比余额多，取钱失败”); 这行代码下划红色波浪线了。

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八、注意点总结

在学完以上的知识点之后，我们最后再来看看几个注意点。

1） throws 关键字后面可以接多个异常类

//如下，getMoney()方法同时抛出了两个异常
public void getMoney(int money) throws NoMoneyException,IOException{
     
}

2) 任何一个调用者都可以 try catch 对异常进行捕捉

在前面张三、组长李四、经理main的案例代码中，其实在zhangsan()、lisi()、main()这三个方法中，都能对异常
进行try catch。不是在 zhangsan() 中才能处理。

3) main() 方法最好不要使用throws

main()方法如果还用throws方法往上抛的话，一旦出现异常，那么程序就会停止执行了。这种在main()方法上加
throws，在实际开发中基本不存在。
因为异常往上抛的目的，是为了提醒程序员在某处可能会出现异常，在可能出现时，及时处理。

4) try中某行出现异常，该行以下的代码都不会再执行
复制执行以下代码，“张三”和“王五”会被打印，“李四”不会。

public class ExceptionTest01 {
     
    public static void main(String[] args){
     
        try {
     
            System.out.println("张三");
            FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\b.txt");
            System.out.println("李四");
        } catch (FileNotFoundException e) {
     
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("王五");
    }
}

5) catch中的类可以是父类，但是一般不写父类，因为子类会更加精确

其实，我们在 catch( ) 的小括号的是，是可以写成 Exception e 的（这里应用了java的多态特性，Exception 
e = new FileNotFoundException("")），而且，无论是写 catch (FileNotFoundException e)，还是写
catch (Exception e)，其最终打印的异常信息是一样的。
你会觉得，那我就写 Exception e 就好了，多省事。
这样写的可读性很差，程序员看代码的时候，不能精确地知道该异常是什么类型，理解起来就需要更多时间。

6) catch可以多行，可以捕捉多个异常

既然throws后可以多个异常，那try catch相应的，也需要有多个catch来处理这些异常，如下。

public static void main(String[] args) {
     
    ExceptionTest03 test03 = new ExceptionTest03();
    try {
     
        test03.getMoney(200);
    }catch (NoMoneyException e) {
     
        e.printStackTrace();
    }catch (IOException e) {
     
        e.printStackTrace();
    }
}

7) 父类已经捕捉，子类就没有必要在写了

在上述的代码中，NoMoneyException 和 IOException 都是继承自 Exception 类，那么我们可以直接写父类 
Exception。代码如下。与问题(5)同理，为了提高代码可读性，我们一般不这么做。
另外，如果我们捕捉了 Exception 之后，再捕捉 IOException ，就会报错，大家自己试一下。

public static void main(String[] args) {
     
    ExceptionTest03 test03 = new ExceptionTest03();
    try {
     
        test03.getMoney(200);
    }catch (Exception e) {
     
        e.printStackTrace();
    }
}

8) throw和throws的区别
这个问题，其实 图(6) 已经很清楚了，throw是用在方法内，用来创建异常对象之后，将对象抛出到方法体外；throws是用在方法声明语句上，是将 throw 抛过来的异常对象，抛给该方法的调用者。