Java SE朝花夕拾之异常处理

一、为什么Java会有异常处理机制。

异常处理是什么？

是编程语言或计算机硬件里的一种机制，用于处理软件或信息系统中出现的异常状况。

Java会什么异常处理机制？

在这种情况下编程者需要另外进行错误检测（可能通过某些辅助全局变量如C的errno），或进行输入检验（如通过正则表达式），或者共同使用这两种方法。在现实代码中，异常处理是程序设计中一个很重要的方面，他可以大大简化程序员的工作量，好的异常处理机制的设计，可以更好对用户的输入进行提示，以防止程序崩溃。

 

二、Java异常的类图（来源网络，侵删）

 

三、Java异常的分类

由上面继承结构以清楚的看出，Java的异常类都继承自Throwable。Throwable有两个重要的子类，分别是：

Exception：指程序可以处理的异常，通俗来说，就是指的是，通过严谨的编码，可以很大程度避免这一异常发生。

Error：指的是程序无法处理的异常。这其中的大多数错误适合编码无关的，而是表示JVM的错误，比如内存溢出等。

在Exception中，又分为受检查（CheckedException）的异常和运行时（RuntimeException）的异常。CheckedException通俗的说表示直接继承Exception的那些子类。严谨的说，在继承关系中，没有RuntimeException的出现。那么另一种运行时异常就好理解了，就是在继承关系中，也就是有继承RuntimeException的类，就是运行时异常。

区别：

Checked：Java认为checked异常是可以被处理的，Java要求程序员必须显式处理checked异常，也就是通过throws或者try{}catch{}代码块来处理该异常。如果没有处理该异常，则程序在编译时期就会出错。（一般编译器都会提示的）

Runtime：顾名思义，运行时异常就是在编译时期不会出错，在程序运行时期，才会报错的异常。

为何Java不把所有异常都设置为checked异常呢？

个人认为是，比如除0，数组越界等异常，产生频繁，处理麻烦，如果大量的throws或者try...catch...会影响程序的执行效率和程序的可读性。

 

四、Java异常的一般处理方式

 

1>对于简单的checked异常来说：处理方式有两种，一种为throws，另一种为try {}catch{}

1.throws通俗用法和解析：

 

throws的用法简单，比如上面例子，当new FileInputStream()的时候，编译器会提示你，这里有一个checked异常，需要捕获或者抛出，这里则是选择throws，直接在方法名后throws <异常类名>就可以。但是注意，经过throws的异常在调用的时候，会在相应的调用方法的方法里面再次抛出，一层一层的向上抛。

这里出现三个问题。一，为什么在new FileInputStream()的时候编译器会提示要处理异常呢？二，为什么要抛出FileNotFoundException呢，抛出其他异常可不可以呢？三，最后一层一层的抛出异常，最后的异常会在哪里处理呢。别急，我们一步步解决：

为什么编译器会提示？既然是在new FileInputStream()的时候提示的，那么我们便去看看FileInputStream的源码：

 

这是FileInputStream的其中一个构造函数，显然，构造函数上也throws了该异常，这也符合了之前我们说的，经过throws的异常在调用的时候，会在相应的调用方法的方法里面再次抛出，一层一层的向上抛。

里面的代码很简单，就是调用了this(),也就是说调用了另一个构造函数。

 

一看这个构造函数，亮瞎眼的FileNotFoundException就出现在眼前，这里判断了该文件是否存在，或者说，该文件路径是否是一个有效的路径。如果无效，则throw一个FileNotFoundException。那么什么又是throw呢。其实，throw也是抛出异常，他和throws的区别在于，throw是语句抛出一个异常，后面跟的是一个异常对象。Throws是方法可能抛出异常的声明。为什么说可能？拿上文例子来说，new FileInputStream()并不一定会出现异常，如果传入的是有效的路径，FileInputStream可以通过该路径找到文件，那么就不会出现异常。这么一来，上文说的抛出异常就不对了。所以针对throws，应该叫做声明异常。而throw才是真正的抛出异常。

这么一来，就可以回答第一个问题了，正是这个构造方法里面会检查文件的有效性，那么如果无效，则会抛出异常，这个构造方法就有可能发生异常，那么就需要声明，即throws。

那么在test（）和main（）方法中，间接的调用了声明异常的方法，所以也要声明异常。

那第二个问题呢，为什么要抛出FileNotFoundException呢，抛出其他异常可不可以呢？

我们继续看源码：

 

通过注释可以知道，这是表示打开文件文件失败的异常。继承于IOException。其他什么也没实现。我们知道，Java是一门面向对象的语言，其中有一个特性叫做多态，那么我们在方法上声明IOException可不可以呢。

 

从代码可以看出，test方法完全没问题，可是main方法里面却报错了。这是因为在main方法的方法名后依然是FileNotFoundException。

 

这时就不会报错了，为什么会这样呢，这其实和父类与子类互相转换是一个道理。父类可以接受子类的对象，但是如果子类接受父类的对象不做其他处理，那么就会报错。

所以，抛出FileNotFoundException只是相当于标记一下而已，其他没什么作用。只要是声明的其父类，即抛出IOException/Exception等也是可以的。

 

那么第三个问题，一层一层的抛出异常，最后的异常会在哪里处理呢？这有两种情况，

一种是程序员自己捕获，比如：

 

具体之后解释，先看另一种：在main方法声明异常的情况。

运行程序，会直接报出一下异常：

 

反编译class文件。

 

可以看见，这个类只执行了两行代码，第一行，调用main类的构造方法，第二行，执行main方法，然后便终止该程序。也就是说，当我们一层一层向上抛的时候，如果程序员不曾处理，那么便是交给JVM来进行处理的。

2>try{}catch{}

 

代码会执行try{}代码里面的代码，当发生异常后，便会执行catch代码块里面的代码。而程序员解决异常，多采用捕获这一种方法。这是因为捕获能够有更好的操作性。比如，在catch代码块里面，可以不用抛给JVM，有自己处理。可以不用终止程序。

try{}catch{}一般还与finally搭配使用，此处不与谈论。

关于Error的处理：

Error各种各样，没有具体的想exception一样系统的处理方法，但是Error是可以catch的，而且也可以向常规Exception一样被处理，而且就算不捕捉的话也只是导致当前线程挂掉，其他线程还是可以正常运行，如果有需要的话捕捉Error之后也可以做些其他处理。但是Error是一种系统内部的错误，这种错误不像Exception一样是可能是程序和业务上的错误是可以恢复的。

五、Java异常的深入分析

Java所有的异常，其实只是起了一个标记而已，所有的类中都没有具体的实现，全部实现，全部是在Throwable里面。那么Throwable又做了什么呢？

Throwable实现了serializable,即表示可序列化。

Throwable里面实现了四个内部类：

 

SentineHolder是一个用于序列化的内部类，里面维护了两个StackTranceElement数组，一个数组用来储存未来可能发生变化的堆栈轨迹值，一个用于指示不可变的堆栈轨迹的值。

后面仨和输入输出有关，而打印异常时便是pritstreamorwirter类，里面有抽象方法lock和println。其他俩个为pritstreamorwirter的子类，其中lock返回printstream和printwirter。println使用了代理模式。

 

内部有一个cause对象，指向了this，即初始化异常的原因为本身。

 

方法中第一次判断代表了如果设置过，就抛异常，即cause只能设置一次。

第二次判断表示参数为本身对象，也会抛出异常。

 

Native方法，用于获取执行的栈轨迹。

 

打印方法：

首先输出自身，然后打印每一个栈轨迹。然后打印每个造成异常的原因的对象。

 

六、Java异常的总结

 

Java异常时Java中很重要的一部分。总结一下很有必要。