Java初阶（异常）

一、异常的结构体系

在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常，而java中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述

• Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
• Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表：StackOverflowError和OutOfMemoryError，一旦发生回力乏术。
• Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。比如：感冒、发烧。我们平时所说的异常就是Exception

二、异常的处理

2.1 防御式编程

• 事前防御型(LBYL: Look Before You Leap.)
  • 在操作之前就做充分的检查
• 事后认错型(EAFP: It’s Easier to Ask Forgiveness than Permission. ")
  • 先操作, 遇到问题再处理

2.2 异常的抛出

• 概念
  正常情况下，我们的异常都是交给了JVM ，JVM一旦去处理 直接就是异常的终止程序
  而如果想要自定义地将异常抛出，我们就需要使用throw
• 语法格式
  throw new XXXException(“异常产生的原因”);

public static int getElement(int[] array, int index){
	if(null == array){
		throw new NullPointerException("传递的数组为null");
	}
	if(index < 0 || index >= array.length){
		throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下标越界");
	}
	return array[index];
	}
	
	public static void main(String[] args) {
	int[] array = {1,2,3};
	getElement(array, 3);
}

• 注意事项
  • throw必须写在方法体内部
  • 抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
  • 如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给JVM来处理
  • 如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译
  • 异常一旦抛出，其后的代码就不会执行

2.4 异常的捕获（异常的具体处理方式）

（1）异常声明 throws

使用场景：
处在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常。

语法格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1，异常类型2…{

}

class Person implements Cloneable{
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();     //表示会有个编译时的CloneNotSupportedException异常，
    }                      //但是这边并不想处理，于是只是用throws声明一下，异常的处理，交给方法的调用者(你要使用这个，就需要处理这个异常）
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
        Person person1 = new Person();       //这边还是不想处理，所以再声明一下，这个异常最终会交给JVM处理，而一旦发生问题
        Person person2 = (Person)person1.clone();   //JVM就会异常终止

    }
}

• 注意事项
  • throws必须跟在方法的参数列表之后
  • 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
  • 方法内部如果抛出了多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型
  • 具有父子关系，直接声明父类即可
  • 调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛出（Alt + lnster 可以快速处理）

（2） 捕获处理 try-catch

使用场景：
throws 其实最终并没有自定义处理，只是将异常报告给抛出异常方法的调用者，还是交给了JVM处理，如果要实现自定义处理，需要使用 try-catch 进行捕获

语法格式：
try{
        // 将可能出现异常的代码放在这里
}catch(要捕获的异常类型 e){
        // 如果try中的代码抛出异常了，此处catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时，或者是try中抛出异常的基类时，就会被捕获到
        // 对异常就可以正常处理，处理完成后，跳出try-catch结构，继续执行后序代码
}[catch(异常类型 e){
        // 对异常进行处理
}finally{
// 此处代码一定会被执行到
}]
// 后序代码
// 当异常被捕获到时，异常就被处理了，这里的后序代码一定会执行
// 如果捕获了，由于捕获时类型不对，那就没有捕获到，这里的代码就不会被执行

• 注意：
  []中表示可选项，可以添加，也可以不用添加
  try中的代码可能会抛出异常，也可能不会

public class Main{
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("before");
        try {
            System.out.println(10/0);
            int[] array = null;
            System.out.println(array[2]);
            System.out.println("fdsfsafdsdsafsafsa");
        }/*catch (ArithmeticException | NullPointerException e) {
            System.out.println();        //不建议写在一起，因为这样就看不出来是什么异常了，可读性差
        }*/catch (ArithmeticException e) {
            e.printStackTrace();  //给出异常所在的行数
            System.out.println("捕获了ArithmeticException");
        }catch (NullPointerException e) {   //如果捕获了这个异常，就执行里面的语句
            e.printStackTrace();
            System.out.println("我捕获了空指针异常！");
        }
    }

//异常的处理方式
//System.out.println(e.getMessage()); // 只打印异常信息
//System.out.println(e); // 打印异常类型：异常信息
//e.printStackTrace(); // 打印信息最全面
}

• 注意事项
  • try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行（只能捕获一个异常）
  • 如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配，即异常不会被成功捕获，也就不会被处理，继续往外抛，直到JVM收到后中断程序----异常是按照类型来捕获的
  • catch 进行类型匹配的时候, 不光会匹配相同类型的异常对象, 也会捕捉目标异常类型的子类对象
    • 所以建议从下往上，先捕捉子类异常，再捕捉父类异常

public static void main(String[] args) {
        System.out.println("before");
        try {
            System.out.println(10/0);
        }catch (ArithmeticException e) {   
        //由于 Exception 类是所有异常类的父类.
        //因此可以用这个类型表示捕捉所有异常，但那样就看不出来是因为什么异常了，不推荐
            System.out.println("捕获了ArithmeticException");
        }catch (Exception e) {       
            System.out.println("我捕获到了：Exception！,这里一般处理异常");
        }
        System.out.println("after");
    }

❤️finally：

使用场景：需要执行那些，即使出现了异常，也一定要执行的操作（eg.程序中打开的资源的需要回收的操作，异常会引发程序的跳转，可能导致有些语句执行不到）

语法格式：
try{
        // 可能会发生异常的代码
}catch(异常类型 e){
        // 对捕获到的异常进行处理
}finally{
        // 此处的语句无论是否发生异常，都会被执行到
}
        // 如果没有抛出异常，或者异常被捕获处理了，这里的代码也会执行

什么时候 try-catch-finally 中的代码不会执行？？？
当 try - catch 中有return的时候，如下面

public static int getData(){
    Scanner sc = null;
    try{
        sc = new Scanner(System.in);
        int data = sc.nextInt();
        return data;
    }catch (InputMismatchException e){
        e.printStackTrace();
    }finally {
        System.out.println("finally中代码");
    }
    System.out.println("try-catch-finally之后代码");
    //如果正常输入，成功接收输入后程序就返回了，那么这里的代码就不会执行即输入流就没有被释放，造成资源泄漏
    if(null != sc){   
        sc.close();  //Scanner也是一种资源，需要释放，close方法可以释放Scanner
    }
    return 0;
}
public static void main(String[] args) {
    int data = getData();
    System.out.println(data);
}

• 总结
  • 为了避免代码泄漏，我们可以利用finally中的代码一定会最后执行的这个特点，将资源清理的扫尾代码放在里面

两个 return 如何执行

public static void main(String[] args) {
	System.out.println(func());
}
public static int func() {
	try {
		return 10;
	} finally {
	return 20;
	}
}

//20

• 总结
  • finally 执行的时机是在方法返回之前(try 或者 catch 中如果有 return 会在这个 return 之前执行 finally).
  • 但是如果finally 中也存在 return 语句, 那么就会执行 finally 中的 return, 不会执行到 try 中原有的 return.
  • 一般我们不建议在 finally 中写 return (被编译器当做一个警告).

2.4 异常的处理流程

关于 “调用栈”
方法之间是存在相互调用关系的, 这种调用关系我们可以用 “调用栈” 来描述. 在 JVM 中有一块内存空间称为"虚拟机栈" 专门存储方法之间的调用关系. 当代码中出现异常的时候, 我们就可以使用 e.printStackTrace(); 的方式查看出现异常代码的调用栈

执行流程总结

• 程序先执行 try 中的代码
• 如果 try 中的代码出现异常, 就会结束 try 中的代码, 看和 catch 中的异常类型是否匹配.
• 如果找到匹配的异常类型, 就会执行 catch 中的代码
• 如果没有找到匹配的异常类型, 就会将异常向上传递到上层调用者（如果本方法中没有合适的处理异常的方式, 就会沿着调用栈向上传递）
• 无论是否找到匹配的异常类型, finally 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行).
• 如果上层调用者也没有处理的了异常, 就继续向上传递.
• 一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常, 就会交给 JVM 来进行处理, 此时程序就会异常终止

三、自定义异常类

使用场景：Java 中提供的异常没有办法完全描述实际开发中所需要的异常，这时候就需要我们自定义异常类

实现方式：
自定义异常类，然后继承自Exception(默认是受查异常) 或者 RunTimeException(非受查异常)
实现一个带有String类型参数的构造方法，参数含义：出现异常的原因

❤️继承的是Exception
如果是继承了Exception，就默认是受查异常，需要 throws 处理或者 try-catch 的异常处理

class PasswordException extends Exception{
    public PasswordException() {
    }

    public PasswordException(String message) {
        super(message);
    }
}

class UserNameException  extends Exception{   
//自己写的类之所以说是异常类，是因为继承某个异常
    public UserNameException() {
    }

    public UserNameException(String message) {
        super(message);
    }
}

public class LogIn {
    private String userName = "admin";
    private String password = "123456";
    public  void loginInfo(String userName, String password)
            throws UserNameException,PasswordException{
        if (!this.userName.equals(userName)) {
            throw new UserNameException(userName+" 用户名错误！");
            //System.out.println("用户名错误！");    单纯的打印，定位不到问题在哪里
            //return;
        }
        System.out.println("登陆成功");
    }
    public static void main(String[] args) {
        LogIn logIn = new LogIn();
        try {    
            logIn.loginInfo("admin12", "123456111");
        }catch (UserNameException e) {
            e.printStackTrace();
        }catch (PasswordException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

❤️继承的是RunTimeException

class UserNameException  extends RuntimeException{
    public UserNameException() {
    }

    public UserNameException(String message) {
        super(message);
    }
}

public class Main {
    private String userName = "admin";
    private String password = "123";
    public  void loginInfo(String userName, String password) {
        if (!this.userName.equals(userName)) {
            throw new UserNameException(userName+" 用户名错误！");
        }
        System.out.println("登陆成功");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Main logIn = new Main();
        logIn.loginInfo("admin12", "123456111");
    }
}