javase学习——异常

1. 异常概述

1.1 什么是异常

在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得尽善尽美，在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避免的，比如：客户输入数据的格式问题，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等。

• 异常 ：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，如果不处理最终会导致JVM的非正常停止。

1.2 异常体系

1. Throwable

java.lang.Throwable 类是 Java 语言中所有错误或异常的超类。

• 只有当对象是此类（或其子类之一）的实例时，才能通过 Java 虚拟机或者 Java 的throw 语句抛出。类似地，只有此类或其子类之一才可以是 catch 子句中的参数类型。

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,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

• 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。

2. Error和Exception

Throwable有两个直接子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。

• Error：表示严重错误，一旦发生必须停下来查看问题并解决问题才能继续，无法仅仅通过try…catch解决的错误。（如果拿生病做比喻，就像是突发疾病，而且是危重症，必须立刻停下来治疗而不是靠短暂休息、吃药、打针、或小手术简单解决处理）
  • 例如：StackOverflowError（栈内存溢出）和OutOfMemoryError（堆内存溢出，简称OOM）。
• Exception：表示普通异常，其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，程序员可以通过代码的方式检测、提示和纠正，使程序继续运行，但是只要发生也是必须处理，否则程序也会挂掉。（这就好比普通感冒、阑尾炎、牙疼等，可以通过短暂休息、吃药、打针、或小手术简单解决，但是也不能搁置不处理，不然也会要人命）。
  • 例如：空指针访问、试图读取不存在的文件、网络连接中断、数组下标越界等

1.3 受检异常和非受检异常

我们平常说的异常就是指Exception，根据代码的编写编译阶段，编译器是否会警示当前代码可能发生xx异常，并督促程序员提前编写处理它的代码为依据，可以将异常分为：

• 编译时期异常（即checked异常、受检异常）：在代码编译阶段，编译器就能明确警示当前代码可能发生（不是一定发生）xx异常，并督促程序员提前编写处理它的代码。如果程序员不听话，没有编写对应的异常处理代码，则编译器就会发威，直接判定编译失败，从而程序无法执行。通常，这类异常的发生不是由程序员的代码引起的，或者不是靠加简单判断就可以避免的，例如：FileNotFoundException（文件找不到异常）。
• 运行时期异常（即runtime异常、unchecked非受检异常）：即在代码编译阶段，编译器完全不做任何检查，无论该异常是否会发生，编译器都不给出任何提示。只有等代码运行起来并确实发生了xx异常，它才能被发现。通常，这类异常是由程序员的代码编写不当引起的，只要稍加判断，或者细心检查就可以避免的。例如：ArrayIndexOutOfBoundsException数组下标越界异常，ClassCastException类型转换异常。

2. 异常处理

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

2.1 try…catch

基本格式

try{
     可能发生xx异常的代码
}catch(异常类型1  e){
     处理异常的代码1
}catch(异常类型2  e){
     处理异常的代码2
}
....

try{}中编写可能发生xx异常的业务逻辑代码。

catch分支，分为两个部分，catch()中编写异常类型和异常参数名，{}中编写如果发生了这个异常，要做什么处理的代码。如果有多个catch分支，并且多个异常类型有父子类关系，必须保证小的子异常类型在上，大的父异常类型在下。

当某段代码可能发生异常，不管这个异常是编译时异常（受检异常）还是运行时异常（非受检异常），我们都可以使用try块将它括起来，并在try块下面编写catch分支尝试捕获对应的异常对象。

• 如果在程序运行时，try块中的代码没有发生异常，那么catch所有的分支都不执行。
• 如果在程序运行时，try块中的代码发生了异常，根据异常对象的类型，将从上到下选择第一个匹配的catch分支执行。此时try中发生异常的语句下面的代码将不执行，而整个try…catch之后的代码可以继续运行。
• 如果在程序运行时，try块中的代码发生了异常，但是所有catch分支都无法匹配（捕获）这个异常，那么JVM将会终止当前方法的执行，并把异常对象“抛”给调用者。如果调用者不处理，程序就挂了。
  示例代码：

public class TestTryCatch {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int a = Integer.parseInt(args[0]);
            int b = Integer.parseInt(args[1]);
            int result = a/b;
            System.out.println("result = " + result);
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("数字格式不正确，请输入两个整数");
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println("数字个数不正确，请输入两个整数");
        } catch (ArithmeticException e){
            System.out.println("第二个整数不能为0");
        }

        System.out.println("你输入了" + args.length +"个参数。");
        System.out.println("你输入的被除数和除数分别是：");
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            System.out.print(args[i]+"  ");
        }
        System.out.println();
    }
}

2.2 try…catch…finally

基本格式

try{
     
 }catch(...){
     
 }finally{
     无论try中是否发生异常，也无论catch是否捕获异常，也不管try和catch中是否有return语句，都一定会执行
 }
 
 或
  try{
     
 }finally{
     无论try中是否发生异常，也不管try中是否有return语句，都一定会执行。
 } 

如果finally中写了return语句，那么try和catch中的return语句就失效了，最终返回的是finally块中的

2.3 throws

2.3.1 throws编译时异常

如果在编写方法体的代码时，某句代码可能发生某个编译时异常，不处理编译不通过，但是在当前方法体中可能不适合处理或无法给出合理的处理方式，就可以通过throws在方法签名中声明该方法可能会发生xx异常，需要调用者处理。

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…{   }	

其中,throws后面可以写多个异常类型，需要用逗号隔开

public class TestThrowsCheckedException {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("上课.....");
        try {
            afterClass();//换到这里处理异常
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("准备提前上课");
        }
        System.out.println("上课.....");
    }

    public static void afterClass() throws InterruptedException {
        for(int i=10; i>=1; i--){
            Thread.sleep(1000);//本来应该在这里处理异常
            System.out.println("距离上课还有：" + i + "分钟");
        }
    }
}

2.3.2 throws运行时异常

当然，throws后面也可以写运行时异常类型，只是运行时异常类型，写或不写对于编译器和程序执行来说都没有任何区别。如果写了，唯一的区别就是调用者调用该方法后，使用try…catch结构时，IDEA可以获得更多的信息，需要添加什么catch分支。

public class TestThrowsRuntimeException {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        try {
            System.out.print("请输入第一个整数：");
            int a = input.nextInt();
            System.out.print("请输入第二个整数：");
            int b = input.nextInt();
            int result = divide(a,b);
            System.out.println(a + "/" + b +"=" + result);
        } catch (ArithmeticException | InputMismatchException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            input.close();
        }
    }

    public static int divide(int a, int b)throws ArithmeticException{
        return a/b;
    }
}

2.3.3 方法重写对于throws要求

方法重写时，对于方法签名是有严格要求的：

（1）方法名必须相同

（2）形参列表必须相同

（3）返回值类型

• 基本数据类型和void：必须相同
• 引用数据类型：<=

（4）权限修饰符：>=，而且要求父类被重写方法在子类中是可见的

（5）不能是static，final修饰的方法

（6）throws异常列表要求

• 如果父类被重写方法的方法签名后面没有 “throws 编译时异常类型”，那么重写方法时，方法签名后面也不能出现“throws 编译时异常类型”。
• 如果父类被重写方法的方法签名后面有 “throws 编译时异常类型”，那么重写方法时，throws的编译时异常类型必须<=被重写方法throws的编译时异常类型，或者不throws编译时异常。
• 方法重写，对于“throws 运行时异常类型”没有要求。

2.3.4 手动抛出异常对象：throw

Java程序的执行过程中如出现异常，会生成一个异常类对象，该异常对象将被提交给Java运行时系统，这个过程称为抛出(throw)异常。异常对象的生成有两种方式：

• 由虚拟机自动生成：程序运行过程中，虚拟机检测到程序发生了问题，就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并抛出——自动抛出。
• 由开发人员手动创建：new 异常类型(【实参列表】);，如果创建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响，和创建一个普通对象一样，但是一旦throw抛出，就会对程序运行产生影响了。

使用格式：

throw new 异常类名(参数);

throw语句抛出的异常对象，和JVM自动创建和抛出的异常对象一样。

• 如果是编译时异常类型的对象，同样需要使用throws或者try…catch处理，否则编译不通过。
• 如果是运行时异常类型的对象，编译器不提示。
• 但是无论是编译时异常类型的对象，还是运行时异常类型的对象，如果没有被try…catch合理的处理，都会导致程序崩溃。

throw语句会导致程序执行流程被改变，throw语句是明确抛出一个异常对象，因此它下面的代码将不会执行，如果当前方法没有try…catch处理这个异常对象，throw语句就会代替return语句提前终止当前方法的执行，并返回一个异常对象给调用者。

public class TestThrow {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println(max(4,2,31,1));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            System.out.println(max(4));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            System.out.println(max());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static int max(int... nums){
        if(nums == null || nums.length==0){
            throw new IllegalArgumentException("没有传入任何整数，无法获取最大值");
        }
        int max = nums[0];
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            if(nums[i] > max){
                max = nums[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

3. 自定义异常

3.1 如何定义异常类

1. 自定义一个编译时异常类型：自定义类 并继承java.lang.Exception。
2. 自定义一个运行时异常类型：自定义类 并继承java.lang.RuntimeException。

注意自定义的异常只能通过throw抛出。

自定义异常：

（1）要继承一个异常类型

（2）建议大家提供至少两个构造器，一个是无参构造，一个是(String message)构造器

（3）自定义异常对象只能手动抛出。抛出后由try…catch处理，也可以甩锅throws给调用者处理。