Java | 异常处理
目录
一、异常概述
二、异常的抛出与捕捉
2.1 抛出异常
2.2 捕捉异常
2.2.1 try-catch语句块
2.2.2 finally语句块
三、Java常见的异常类
四、自定义异常
五、在方法中抛出异常
5.1 使用throws关键字抛出异常
5.2 使用throw关键字抛出异常
六、运行时异常
七、异常的使用原则
一、异常概述
在Java中，这种在程序运行时可能出现的一些错误称为异常。异常是一个在程序执行期间发生的事件，它中断了正在执行的程序的正常指令流。
package haha;
public class Baulk{
public static void main(String[] args) {
int result=3/0;
System.out.println(result);
}
}
程序运行的结果报告发生了算数异常ArithmeticException（根据给出的错误提示可知，发生错误是因为在算术表达式“3/0”中，0作为除数出现），系统不在执行下去，提前结束，这种情况就是所说的异常。
Java是一门面向对象的编程语言，因此异常在Java语言中也是作为类的实例的形式出现的。当某一方法中发生错误时，这个方法会创建一个对象，并且把它传递给正在运行的系统。这个对象就是异常对象。通过异常处理机制，可以将非正常情况下的处理代码与程序的主逻辑分离，即在编写代码主流程的同时在其他地方处理异常。
二、异常的抛出与捕捉
在Java中，如果某个方法抛出异常，既可以在当前方法中进行捕捉，而后处理该异常，也可以将异常向上抛出，交由方法调用者来处理。
2.1 抛出异常
异常抛出后，如果不做任何处理，程序就会被终止。例如，将一个字符串转换为整型，可以通过Interger类的parseInt()方法来实现。但如果该字符串不是数字形式，parseInt()方法就会抛出异常，程序将在出现异常的位置终止，不再执行下面的语句。
package haha;
public class Thundering{ //创建类
public static void main(String[] args) { //主方法
String str="lili"; //定义字符串
System.out.println(str+"年龄是："); //输出的提示信息
int age=Integer.parseInt("20L"); //数据类型的转换
System.out.println(age); //输出信息
}
}
本实例报出的是NumberFormatException（字符串转换为数字）异常。提示信息“lili年龄是”已经输出，可知该句代码之前并没有异常，而变量age没有输出，可知程序在执行类型转换代码时已经终止。
2.2 捕捉异常
Java语言的异常捕获结构由try、catch和finally3部分组成。其中try语句块存放的是可能发生异常的Java语句；catch语句块在try语句块之后，用来激发被捕获的异常；finally语句块是异常处理结构的最后执行部分，无论try语句块中的代码如何退出，都将执行finally语句块。语法如下：
try{
//程序代码块
}
catch(Exceptiontype1 e){
//对Exceptiontype1的处理
}
catch(Exceptiontype2 e){
//对Exceptiontype2的处理
}
...
finally{
//程序代码块
}通过异常处理器的语法可知，异常处理器大致分为try-catch语句块和finally语句块。
2.2.1 try-catch语句块
package haha;
public class Take{ //创建类
public static void main(String[] args) {
try { //try语句块中包含可能出现异常的程序代码
String str="lili"; //定义字符串变量
System.out.println(str+"年龄是："); //输出的信息
int age=Integer.parseInt("20L"); //数据类型转换
System.out.println(age);
}catch(Exception e) { //catch语句块用来获取异常信息
e.printStackTrace(); //输出异常性质
}
System.out.println("program over"); //输出信息
}
}
上图中，程序仍然输出最后的提示信息，没有因为异常而终止。在上例中，将可能出现异常的代码用try-catch语句块进行处理，当try语句块中的语句发生异常时，程序就会跳转到catch语句块执行，执行完catch语句块中的程序代码后，将继续执行catch语句块后的其他代码，而不会执行try语句块中发生异常后面的代码。由此可知，Java的异常处理是结构化的，不会因为一个异常而影响整个程序的执行。
2.2.2 finally语句块
完整的异常处理语句一定要包含finally语句，无论程序中有无异常发生，并且无论之前的try-catch语句块是否顺利执行完毕，都会执行finally语句。但是，以下4种特殊情况下，finally块不会被执行：
- 在finally语句块种发生了异常；
- 在前面的代码中使用了System.exit()退出程序；
- 程序所在的线程死亡；
- 关闭CPU。
三、Java常见的异常类
在Java中，提供了一些异常类用来描述经常发生的异常。其中，有的需要程序员进行捕获处理或声明抛出，有的是由Java虚拟机自动进行捕获处理。
| 异常类 | 说明 |
|---|---|
| ClassCastException | 类型转换异常 |
| ClassNotFoundException | 未找到相应类异常 |
| ArithmeticException | 算数异常 |
| ArrayIndexOutOfBoundsException | 数组下标越界异常 |
| ArrayStoreException | 数组中包含不兼容的值抛出的异常 |
| SQLException | 操作数据库异常类 |
| NullPointerException | 空指针异常 |
| NoSuchFieldException | 字段未找到异常 |
| NoSuchMethodException | 方法未找到抛出的异常 |
| NumberFormatException | 字符串转换为数字抛出的异常 |
| NegativeArraySizeException | 数组元素个数为负数抛出的异常 |
| StringIndexOutOfBoundsException | 字符串索引超出范围抛出的异常 |
| IOException | 输入输出异常 |
| IllegalAccessException | 不允许访问某类异常 |
| InstantiationException | 当应用程序试图使用Class类中的NewInstance()方法创建一个类的实例，而指定的类对象无法被实例化，抛出该异常。 |
| EOFException | 文件已结束异常 |
| FileNotFoundException | 文件未找到异常 |
四、自定义异常
使用Java内置的异常类可以描述在编程时出现的大部分异常情况。除此之外，用户只需继承Exception类即可自定义异常类。在程序中使用自定义异常类，大部分可分为以下几个步骤：
（1）创建自定义异常类；
（2）在方法中通过throw关键字抛出异常对象；
（3）如果在当前抛出异常的方法中处理异常，可以使用try-catch语句块捕获并处理，否则在方法的声明处通过throws关键字指明要抛出给方法调用者的异常，继续进行下一步操作。
（4）在出现异常的方法的调用者中捕获并处理异常。
例：如何创建自定义异常
package haha;
public class MyException extends Exception{ //创建自定义异常，继承Exception类
public MyException(String ErrorMessage) { //构造方法
super(ErrorMessage); //父类构造方法
}
}字符串ErrorMessage是要输出的错误信息。若想要抛出用户自定义的异常对象，要使用trrow关键字。
例：自定义异常的抛出与捕捉
在项目中创建Tran类，在该类中创建一个带有int型参数的方法avg()，该方法用来检查参数是否小于0或大于100。如果参数小于0或大于100，则通过throw关键字抛出一个MyException异常对象，并在main()方法中捕捉该异常。
package haha;
public class Tran{ //创建类
static int avg(int number1,int number2)throws MyException{ //定义方法，抛出异常
if(number1<0||number2<0) { //判断方法中参数是否满足指定条件
throw new MyException("不可以使用负数"); //错误信息
}
if(number1>100||number2>100) { //判断方法中参数是否满足指定条件
throw new MyException("数值太大了"); //错误信息
}
return (number1+number2)/2; //将参数的平均值返回
}
public static void main(String[] args) { //主方法
try { //try语句块处理可能出现异常的代码
int result=avg(102,150); //调用arg()方法
System.out.println(result); //将avg()方法的返回值输出
}catch(MyException e) {
System.out.println(e); //输出异常信息
}
}
}
五、在方法中抛出异常
若某个方法可能会发生异常，但不想再当前方法中处理这个异常，则可以使用throws、throw关键字在方法中抛出异常。
5.1 使用throws关键字抛出异常
throws关键字通常被应用在声明方法时，用来指定方法可能抛出的异常。多个异常可使用逗号分开。
package haha;
public class Shoot{ //创建类
static void pop() throws NegativeArraySizeException{
//定义方法并抛出NegativeArraySizeException异常
int[] arr=new int[-3]; //创建数组
}
public static void main(String[] args) { //主方法
try { //try语句处理异常
pop(); //调用pop()方法
}catch(NegativeArraySizeException e){
System.out.println("pop()方法抛出的异常"); //输出异常信息
}
}
}
使用throws关键字将异常抛给上一级后，如果不象处理异常，可以继续向上抛出，但最终要有能够处理该异常的代码。
如果是Error类、RuntimeException类或它们的子类，可以不使用throws关键字来声明要抛出的异常，编译仍能顺序通过，但在运行时会被系统抛出。
5.2 使用throw关键字抛出异常
throw关键字通过用于方法体中，并且抛出一个异常对象。程序在执行到throw语句时立即终止，但它后面的语句都不执行。通过throw抛出异常后，如果想在上一级代码中捕获并处理异常，则需要在抛出异常的方法中使用throws关键字在方法的声明中指明要抛出的异常；如果要捕捉throw抛出的异常，则必须使用try-catch语句块。
throw通常用来抛出用户自定义异常。
例：创建自定义异常
package haha;
public class MyException extends Exception{ //创建自定义异常类
String message; //定义String类型变量
public MyException(String ErrorMessagr) { //父类方法
message=ErrorMessagr;
}
public String getMessage() { //覆盖getMessage()方法
return message;
}
}package haha;
public class Captor{ //创建类
static int quotient(int x,int y)throws MyException{ //定义方法抛出异常
if(y<0) { //判断参数是否小于0
throw new MyException("除数不能是负数"); //异常信息
}
return x/y; //返回值
}
public static void main(String[] args) { //主方法
try { //try语句块包含可能发生异常的语句
int result=quotient(3,-1); //带哦用方法quotient()
}catch(MyException e) { //处理自定义异常
System.out.println(e.getMessage()); //输出异常信息
}catch(ArithmeticException e) { //处理ArithmeticException异常
System.out.println("除数不能为0"); //输出提示信息
}catch(Exception e) { //梳理其他异常
System.out.println("程序发生了其他的异常"); //输出提示信息
}
}
}
六、运行时异常
RuntimeException异常是程序运行过程中抛出的异常。Java类库的每个包中都定义了异常类，所有的这些类都是Throwable类的子类，Throwable类派生了两个子类，分别是Exception类和Error类。Error类及其子类用来描述Java运行系统中的内部错误以及资源耗尽的错误，这类错误比较严重。Exception类称为非致命性类，可以通过捕捉处理使程序继续执行。Exception类又根据错误发生的原因分为RuntimeException异常和除RuntimeException之外的异常。
七、异常的使用原则
Java异常强制用户去考虑程序的强健性和安全性。异常处理不应用来控制程序的正常流程，其主要作用是捕获程序在运行时发生的异常并进行相应的处理。编写代码处理某个方法可能出现的异常时，可遵循以下几条原则：
- 在当前方法声明中使用try-catch语句捕获异常；
- 一个方法被覆盖时，覆盖它的方法必须抛出相同的异常或异常的子类；
- 如果父类抛出多个异常，则覆盖方法必须抛出那些异常的一个子集，不能抛出新异常。