Java Exception

第一章异常

1.1 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，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.

1.2 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。

异常体系

Throwable体系：

Error：严重错误Error，描述了Java运行时系统的内部错误和资源耗尽错误，无法通过处理的错误，只能事先避免，应用程序不应该抛出此类对象。如果出现了此类错误，除了通告给用户，并尽力使程序安全地终止外，再无能为力了。
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。
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(一般不用)。

1.3 异常分类

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。
Java语言规范将派生于Error类或者RuntimeException类的所有异常成为unchecked异常，其他异常称为checked异常。编译器将检查是否为所有的checked异常提供了异常处理器。
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。程序本身没有问题，由于I/O错误这类问题导致的异常。在编译时期就会检查，如果没有处理异常，则编译失败。
运行时期异常：runtime异常。由于程序错误导致的异常。在运行时期检查异常，在编译时期，运行异常不被编译器检测(不报错)。

“如果出现RuntimeException异常，那么一定是你的问题”是一条相当有道理的规则。

异常层次结构

1.4 异常的产生过程解析

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 {
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

测试类

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {34, 12, 67};
        int num = ArrayTools.getElement(arr, 4);
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over"); 
    }
}

程序执行过程

第二章异常的处理

Java异常处理的五个关键字：try、catch、ﬁnally、throw、throws

2.1 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);

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");

例：

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {34, 12, 67};
        int index = 4;
        int element =getElement(arr, index);
        System.out.println(element);
        System.out.println("over"); 
    }
    
    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("哥们，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。

2.2 Objects非空判断

类Objects中，它有一些静态的实用方法，这些方法是null-save（空指针安全的）或null-tolerant（容忍空指针的），其实在它的源码中，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 requireNonNull(T obj) {
     if (obj == null)
        throw new NullPointerException();
        return obj;
 }

2.3 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，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…{   }

如：

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
              // 假设如果不是a.txt，认为该文件不存在，则throw一个异常
             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
              // 假设如果不是a.txt，认为该文件不存在，则throw异常 
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
         }
         if (!path.equals("b.txt")) {
             throw new IOException();
         }
     }
 }

2.4 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。

如：

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");
     }
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
         if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
              // 假设如果不是a.txt，认为该文件不存在，则throw异常
             throw new FileNotFoundException("文件不存在");
         }
     }
 }

2.5 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)，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,终还得关闭资源。

注意:ﬁnally不能单独使用。

如：

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);
         } finally {
             System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
         }
         System.out.println("over");
     }
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
         if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
              // 假设如果不是a.txt，认为该文件不存在，则throw异常
             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。

2.6 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。

第三章自定义异常

3.1 概述

为什么需要自定义异常类：
在上述代码中，不同的异常类，分别表示着某一种具体的异常情况，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。
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。
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。

3.2 自定义异常

模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。
登陆异常类RegisterException：

public class RegisterException extends Exception {
     /**
      * 空参构造
      */
     public RegisterException() {
     }
       /**
      *
      * @param message 表示异常提示
      */
     public RegisterException(String message) { 
        super(message);
     }
 }

模拟登陆操作，使用数组模拟数据库中存储的数据，并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。

public class Demo {
     // 模拟数据库中已存在账号 
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};     
    public static void main(String[] args) {
         //调用方法
         try{
             // 可能出现异常的代码
             checkUsername("nill");
             System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功 
        }catch(RegisterException e){
             //处理异常
             e.printStackTrace();
         }
     }
     //判断当前注册账号是否存在
     //因为是编译期异常，又想调用者去处理 所以声明该异常 
    public static boolean checkUsername(String uname) throws RegisterException{
         for (String name : names) {
             if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
                 throw new RegisterException("亲"+name+"已经被注册了！");
             }
         }
         return true;
     }
 }