异常-java

目录

一、异常的概念和体系结构

   1.1 异常的概念

  1.2 异常的体系结构

  1.3 异常的分类

二、异常的处理

    2.1 防御式编程

   2.2 异常抛出

   2.3 异常捕获

  2.4 异常处理流程

三、自定义异常类

一、异常的概念和体系结构

   1.1 异常的概念

              程序员在开发过程中,想要将代码写得尽可能完美,但在程序运行过程中,会出现一些问题,例如:数据的格式不正确、网络不畅等。在Java中,将程序执行过程中发生的不正常行为叫作异常,例如写代码时遇到的:

        1. 算术异常

System.out.println(10/0);

       2. 数组越界异常

int[] arr={1,2,3};

System.out.println(arr[5]);

        3. 空指针异常

int[] arr=null;

System.out.println(arr.length);

         Java中不同类型的异常,都有对应的类进行描述。

  1.2 异常的体系结构

        异常的种类有很多,为对不同类异常或错误进行更好的管理,Java内部维护一个异常体系结构。

        异常-java_第1张图片

       由图可知,Throwable是异常体系最顶层的类,有Error和Exception两个子类;Error类异常是Java虚拟机无法解决的问题,例如资源耗尽等,一旦出现这类异常后面的程序就不再执行Exception类异常是程序员可以通过代码处理的,使程序继续进行

  1.3 异常的分类

        异常发生在编译期间或程序运行时,根据发生的时机不同可以分为编译时异常和运行时异常。上图中只有Runtime Exception类是运行时异常

        1. 编译时异常

        编译时异常是在程序编译期间发生的异常,也叫受检查异常。

class Person{
    String name;
    public Person(String name){
        this.name=name;
    }
    @Override
    protected Object clone() {
        return super.clone();
    }
}

        异常-java_第2张图片

        必须捕获或声明(方法后声明)异常来方便抛出,异常最后后由JVM来处理。

异常-java_第3张图片

        2. 运行时异常

        运行时异常时在程序运行期间发生的异常,也叫非受检查异常。上述所说的数组越界异常和空指针异常都是运行时异常,编译通过但运行出错。

        注意:编译时期出现的语法错误不属于异常

二、异常的处理

    2.1 防御式编程

        防御式编程是程序出现问题及时通知程序员进行处理,处理方式有两种:事前防御型和事后认错型。

        1. 事前防御型:在操作之前就做检查。

boolean ret=false;

ret =登陆游戏();

if(!ret){

        //处理游戏错误;

        return;
}

ret=开始匹配();

if(!ret){

        //处理匹配错误;

        return;

}

ret=游戏确认();

if(!ret){

        //处理游戏确认错误;

        return;

}

ret=选择英雄();

if(!ret){

        //处理选择英雄错误;

        return;

}

……

        缺陷:正常流程和错误处理流程写一块,代码整体阅读性不高。

        2. 事后认错型:先操作,遇到问题再处理。

        try{

                登陆游戏();

                开始匹配();

                游戏确认();

                选择英雄();

                ……

        }catch(登录游戏异常){

                //处理登录游戏异常;

        }catch(开始匹配异常){

                //处理开始匹配异常;

        }catch(游戏确认异常){

                //处理游戏确认异常;

        }catch(选择英雄异常){

                //处理选择英雄异常;

        }

        ……

        优点:正常流程和错误流程的代码分开,代码阅读性高,容易理解代码异常处理的核心思想是事后认错型。

        Java中,异常处理主要的5个关键字:throw、try、catch、final、throws

   2.2 异常抛出

        在编写程序时,如果程序中出现错误,就需要将错误信息告诉给调用者。

        在Java中。可以借助throw关键字,抛出一个指定的异常对象,将错误信息告诉给调用者

   throw new  XXXException("异常产生原因");

        示例:访问数组任意位置元素的方法

public  static int  getEldment(int[] arr,int index){
    if(null==arr)
        throw new NullPointerException("传递的数组为空");
    if(index<0||index>= arr.length)
        throw  new ArrayIndexOutOfBoundsException("数组下标越界");
    return arr[index];
}

public static void main(String[] args) {
    int[] arr={1,2,3};
    System.out.println(getEldment(arr,3));
}

        注意:throw必须写在方法体内;抛出的异常必须是Exception或Exception的子类对象;如果是Runtime Exception或者Runtime Exception的子类,则可以不用处理,交给JVM处理;如果抛出的是编译异常,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

   2.3 异常捕获

        异常捕获是异常的具体处理方法,主要有两种:异常声明throws和try-catch捕获处理

        1. 异常声明 throws

        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,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...{

}

        示例:加载指定配置文件

File file;
//FileNotFoundException:编译时异常,表明文件不存在
//没有办法处理,将错误信息报给调用者,让调用者检查文件名是否错误
public  void OpenFile(String Filename) throws FileNotFoundException{
    if(!Filename.equals("config.ini")){
        throw  new FileNotFoundException("配置的文件名不对");
    }

        注意:throws必须跟在方法的参数列表之后;声明的异常必须是Exception或Exception的子类;方法内部如果抛出多个异常,throws之后就必须跟多个异常,如果抛出的多个异常,则直接声明父类即可;调用声明抛出异常的方法时,调用者必须对异常进行处理,或者使用throws抛出

public class Config {
    File file;
    /*public void OpenFile(String FileName) throws IOException,FileNotFoundException
     FileNotFoundException 继承于IOException*/
    public void OpenFile(String FileName) throws IOException{
        if(FileName.endsWith(".ini")){
            throw  new IOException("该文件不是.ini文件");
        }
        if(FileName.equals("config.ini")) {
            throw new FileNotFoundException("配置的文件名不对");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Config config=new Config();
        try {
            config.OpenFile("config.ini");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

        2. try-catch捕获并处理

        throws对异常并没有真正处理,而是将异常报告给抛出异常方法的调用者,由调用者处理。如果真正要对异常进行处理,就需要try-catch。
        语法格式

try{

        //可能出现异常的代码

}catch(捕获的异常类型 e){

        //如果捕获到,就处理异常,完成后跳出try-catch结构,继续执行后面代码

}[catch(异常类型 e){

        //异常处理

}finally{

        //此处代码一定执行

}]

//后面代码

//当异常被捕获并处理后,后面代码一定会执行,如果捕获类型不对,后面代码就不会执行

        上面代码块中[]表示可选项,可以添加也可以不添加,try中代码可能会抛出异常也可能不会。

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("异常前");
    /*catch可以捕获多个异常,但同一时刻只能抛出一个异常*/
    try{
        System.out.println(10/0);
    }catch (ArithmeticException e){
        e.printStackTrace();//打印信息最全面
        System.out.println("成功捕获并处理ArithmeticException异常");
        //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
    }catch (NullPointerException e){
        e.printStackTrace();
        System.out.println("成功捕获并处理NullPointerException异常");
    }
    System.out.println("异常后");
}

        异常-java_第4张图片

        异常处理方式:根据不同的场景来决定。对于比较严重的问题(例如和算钱相关的场景), 应该让程序直接崩溃, 防止造成更严重的后果;对于不太严重的问题(大多数场景), 可以记录错误日志, 通过监控报警程序及时通知程序员;对于可能会恢复的问题(和网络相关的场景), 可以尝试进行重试。在以上代码中采取的是经过简化的第二种方式. 我们记录的错误日志是出现异常的方法调用信息, 能很快速的让我们找到出现异常的位置。
        注意:try块内抛出异常位置后的代码不会被执行;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收到后结束程序----异常按照类型来捕获;

public static void main(String[] args) {
    try{
        int[] arr={1,2,3};
        System.out.println(arr[3]);//抛出数组越界异常
    }catch (NullPointerException e){//捕获空指针异常,其他类的异常无法被捕获
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("异常处理后");
}

异常-java_第5张图片

        try中可能会抛出多个不同的异常对象,则必须用多个catch来捕获----即多种异常,多次捕获;

public static void main(String[] args) {
    try{
        int[] arr={1,2,3};
        System.out.println(arr[3]);//抛出数组越界异常
    }catch (NullPointerException e){//捕获空指针异常,其他类的异常无法被捕获
        System.out.println("空指针异常");
        e.printStackTrace();
    }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){//数组越界异常

        System.out.println("数组越界异常");
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("异常处理后");
}

        异常-java_第6张图片

        如果多个异常处理方式完全相同,也可以以如下方式写;

catch (NullPointerException|ArrayIndexOutOfBoundsException e){

}

        如果异常间有父子关系,一定是子类异常在前catch,父类异常在后catch,否则语法错误,如下代码;

public static void main(String[] args) {
    try{
        int[] arr={1,2,3};
        System.out.println(arr[5]);
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    }catch (NullPointerException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

//Exception 'java.lang.NullPointerException' has already been caught

        3. finally

        写程序时,有些特定的代码,不论程序是否发生异常,都需要执行,比如程序中打开的资源:网络连接、数据库连接等,在程序正常或者异常退出时,必须要对资源进行回收。另外,因为异常会引发程序的跳转,可能导致有些语句执行不到,finally就是用来解决这个问题的。

        语法格式

try{

        //可能异常的代码

}catch(异常类型 e){

        //处理异常

}finally{

        //此处代码一定执行,不论是否异常

}

        示例

public static void main(String[] args) {
    try{
        int[] arr = {1,2,3};
        arr[5] = 10;
        arr[0] = 10;
    }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
        System.out.println("处理异常");
        e.printStackTrace();
    }finally {
        System.out.println("finally中的代码一定会执行");
    }
    System.out.println("异常后");
}

        异常-java_第7张图片

        finally 和 try-catch-finally 后的代码都会执行,那为什么还要有finally呢?
        示例:在一个方法中输入一个整数并返回,在main中打印这个数

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");
    if(null != sc) {
        sc.close();
    }
    return 0;
}
public static void main(String[] args) {
    int date=getData();
    System.out.println(date);
}

        异常-java_第8张图片

        上述代码,正常输入,成功接收输入后程序就返回了,try-catch-finally之后代码没有执行,即输入流没有被释放,造成资源泄漏。
        注意:finally中的代码一定会执行的,一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(func());
}
public static int func() {
    try {
        return 5;
    } finally {
        return 10;
    }
}

        

finally 的执行是在方法返回之前(try 或者catch中若有return,会在这个return之前执行finally),但若finally中也存在return 语句, 那么就会执行finally中的return, 而不会执行try中的 return。一般不建议在finally中写return。

  2.4 异常处理流程

        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。

public static void main(String[] args) {
        try {
                func1();
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
                e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("after try catch");
}
public static void func1() {
        int[] arr = {1, 2, 3};
        System.out.println(arr[100]);
}

        异常-java_第9张图片

        异常处理流程:程序先执行 try 中的代码;如果 try 中代码异常, 就结束 try 中代码, 看与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;无论是否找到匹配的异常类型, finally 中的代码都会被执行(在该方法结束前);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

        Java中虽然已经内置丰富的异常类, 但不能完全表示实际开发所遇到的一些异常,此时需要维护符合我们实际情况的异常结构。

        例如:实现一个用户登陆功能

public class LogIn {

        //用户名
        private String user_name = "admin";

        //密码
        private String user_password = "123456";

        //登录
        public static void loginInfo(String userName, String password) {
                if (!userName.equals(userName)) {


                } if(!password.equals(password)) {


                }

                System.out.println("登陆成功");
        }
        public static void main(String[] args) {
                loginInfo("admin", "123456");
        }
}

        在处理用户名密码错误时可能需要抛出两种异常,我们可以基于已有的异常类进行扩展(继承), 创建和业务相关的异常类。

        自定义异常类,然后继承自Exception 或者 RunTimeException;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。

public class UserNameException extends Exception{
    public UserNameException(String massage){
        super(massage);
    }
}
public class UserPasswordException extends Exception{
    public  UserPasswordException(String massage){
        super(massage);
    }
}
public class Login {
    //用户名
    private String user_name="admin";
    //密码
    private String user_password="123456";
    //登录
    public static void User_login(String user_name,String user_password) throws UserNameException,UserPasswordException{
        if(!user_name.equals(user_name)){
            throw new UserNameException("用户名错误!");
        }
        if(!user_password.equals(user_password)){
            throw new UserPasswordException("用户密码错误!");
        }
        System.out.println("登录成功");
    }

    public static void main(String[] args) throws UserPasswordException,UserNameException {
        try{
            User_login("admin","123456");
        }catch (UserNameException e){
            e.getStackTrace();
        }catch (UserPasswordException e){
            e.getStackTrace();
        }
    }
}

        注意:自定义异常通常会继承自 Exception 或者 RuntimeException;继承自 Exception 的异常默认是受查异常;继承自 RuntimeException 的异常默认是非受查异常

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