[Java]异常

目录

1.异常的概念与体系结构

   1.1异常的概念

1.1.1算术异常

1.1.2数组越界异常

1.1.3空指针异常

1.2异常的体系结构

1.3异常的分类

2.异常的处理

  2.1 防御式编程

2.2异常的抛出

2.3异常的捕获

  2.3.1 异常声明throws

将光标放在抛出异常方法上，alt + Insert 快速 处理：​编辑2.3.2 try-catch捕获并处理

2.3.3 finally

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1.异常的概念与体系结构

   1.1异常的概念

在程序的日常开发中，难免会遇到一些奇奇怪怪的问题，比如数据格式不对；网络不通畅；内存报警等。

  在Java中，程序执行过程中的不正常行为称之为异常。比如经常遇到的：

1.1.1算术异常
 

System.out.println(10 / 0);
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

1.1.2数组越界异常

int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100

1.1.3空指针异常

int[] arr = null;
System.out.println(arr.length);
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

从上述过程中可以看到，java中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述

1.2异常的体系结构

异常的种类繁多，为了描述异常。Java中有以下的结构：

从上图中可以看到：
1. Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
2. 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。
3. 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。

1.3异常的分类

 异常可能在编译时发生，也可能在程序运行时发生，根据发生的时机不同，可以将异常分为：
1. 编译时异常

  在程序编译期间发生的异常，称为编译时异常，也称为受检查异常(Checked Exception)

public class Person{
private String name;
private String gender;
int age;
// 想要让该类支持深拷贝，覆写Object类的clone方法即可
@Override
public Person clone() {
return (Person)super.clone();
}
} 编
译时报错：
Error:(17, 35) java: 未报告的异常错误java.lang.CloneNotSupportedException; 必须对其进行捕获或声明以便抛出

2. 运行时异常
    在程序执行期间发生的异常，称为运行时异常，也称为非受检查异常(Unchecked Exception)
RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。比如：NullPointerException、
ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。
注意：编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了
system.out.println. 此时编译过程中就会出错, 这是 "编译期" 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到class 文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误.

2.异常的处理

  2.1 防御式编程

   错误在代码中是客观存在的. 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿. 主要的方式
1. LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查. 即：事前防御型
 

oolean ret = false;
ret = 登陆游戏();
if (!ret) {
处理登陆游戏错误;
return;
}

  类似于这种的，会很混乱。所以一般也不推荐使用。

2. EAFP: It's Easier to Ask Forgiveness than Permission. "事后获取原谅比事前获取许可更容易". 也就是先操作, 遇到问题再处理. 即：事后认错型

try {
登陆游戏();
开始匹配();
游戏确认();
选择英雄();
载入游戏画面();
...
} catch (登陆游戏异常) {
处理登陆游戏异常;
} 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;
} catch (载入游戏画面异常) {
处理载入游戏画面异常;
}
......

优势：正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码
异常处理的核心思想就是 EAFP。
在Java中，异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、final、throws

2.2异常的抛出

  编写程序时，如果程序中出现错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者，比如：参数检测。
在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。具体语法如下：

throw new XXXException("异常产生的原因")

 【需求】：实现一个获取数组中任意位置元素的方法。

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");
} r
eturn array[index];
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3};
getElement(array, 3);
}

注意事项
1. throw必须写在方法体内部
2. 抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
3. 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
4. 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
5. 异常一旦抛出，其后的代码就不会执行

2.3异常的捕获

  2.3.1 异常声明throws

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...{
}

 需求：加载指定的配置文件config.ini

public class Config {
File file;
/*
FileNotFoundException : 编译时异常，表明文件不存在
此处不处理，也没有能力处理，应该将错误信息报告给调用者，让调用者检查文件名字是否给错误了
*/
public void OpenConfig(String filename) throws FileNotFoundException{
if(filename.equals("config.ini")){
throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
} /
/ 打开文件
}
public void readConfig(){
}
}

【注意事项】
1. throws必须跟在方法的参数列表之后
2. 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
3. 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。
4.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

将光标放在抛出异常方法上，alt + Insert 快速 处理：

2.3.2 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{
// 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：
1. []中表示可选项，可以添加，也可以不用添加
2. try中的代码可能会抛出异常，也可能不会

关于异常的处理方式
异常的种类有很多, 我们要根据不同的业务场景来决定.
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, 并通过监控报警程序及时通知程序猿
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.
在我们当前的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. 以后在实际工作中我们会采取更完备的方式来记录异常信息.
【注意事项】
1. try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行
2. 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
3. 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
如果多个异常的处理方式是完全相同, 也可以写成这样：

catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {
...
}
 

 如果异常之间具有父子关系，一定是子类异常在前catch，父类异常在后catch，否则语法错误：

4. 可以通过一个catch捕获所有的异常，即多个异常，一次捕获(不推荐)
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.
备注: 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.如刚才的代码, NullPointerException 和 ArrayIndexOutOfBoundsException 都是 Exception 的子类,因此都能被捕获到

2.3.3 finally

     在写程序时，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、IO流等，在程序正常或者异常退出时，必须要对资源进进行回收。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

问题：既然 finally 和 try-catch-finally 后的代码都会执行，那为什么还要有finally呢？
 

//需求：实现getData方法，内部输入一个整形数字，然后将该数字返回，并再main方法中打印

public class TestFinally {
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");
} S
ystem.out.println("try-catch-finally之后代码");
if(null != sc){
sc.close();
}

return 0;
}
public static void main(String[] args) {
int data = getData();
System.out.println(data);
}
} /
/ 正常输入时程序运行结果：
100
finally中代码
100

上述程序，如果正常输入，成功接收输入后程序就返回了，try-catch-finally之后的代码根本就没有执行，即输入流就没有被释放，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，比如资源释放，文件清理等。

3.Java异常体系

   Java内置了丰富的异常体系，用来表示不同情况下的异常，

下图表示Java内置的异常类之间的继承关系：

    顶层类 Throwable 派生出两个重要的子类, Error 和 Excep
其中 Error 指的是 Java 运行时内部错误和资源耗尽错误. 应用程序不抛出此类异常. 这种内部错误一旦出现，除了告知用户并使程序终止之外, 再无能无力. 这种情况很少出现.
Exception 是我们程序猿所使用的异常类的父类.其中 Exception 有一个子类称为 RuntimeException , 这里面又派生出很多我们常见的异常类NullPointerException , IndexOutOfBoundsException 等
   Java语言规范将派生于 Error 类或 RuntimeException 类的所有异常称为 非受查异常, 所有的其他 异常称为 受查异常.如果一段代码可能抛出 受查异常, 那么必须显式进行处理
显式处理的方式有两种：

（1）:使用 try catch 包裹起来

 public static void main(String[] args) {
            System.out.println(readFile());
        }
        public static String readFile() throws FileNotFoundException {
            File file = new File("d:/test.txt");
            Scanner sc = null;
            try {
                sc = new Scanner(file);
            } catch (FileNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return sc.nextLine();
        }

（2) 在方法上加上异常说明, 相当于将处理动作交给上级调用者、

public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
            System.out.println(readFile());
        }
        public static String readFile() throws FileNotFoundException {
            File file = new File("d:/test.txt");
            Scanner sc = null;
            try {
                sc = new Scanner(file);
            } catch (FileNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return sc.nextLine();
        }

4. 自定义异常类

   Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是我们实际场景中可能还有一些情况需要我们对异常类进行扩展, 创建符合我们实际情况的异常

比如我们做一个用户登录的功能：

 public static void func(String str){
            if(!str.equals("123456"))
                throw new ExtionAmiss("密码有问题");
        System.out.println("密码正确");
    }
public static void main1(String[] args) {
        System.out.println("用户登录");
        System.out.println("==============");
        System.out.println("请输入用户名");
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        String str1=scanner.nextLine();
        System.out.println("你好"+str1);
        System.out.println("请输入密码");
        String str2=scanner.nextLine();
        func(str2);
    }
}

而我们抛出的这个异常，就是自己定义的一个异常，它继承于RuntimeException(运行时异常)，

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。

后续会继续更新 

感谢大家的支持