Java 异常处理机制（全）

1 异常概述与异常体系结构

1.1 异常定义

    （1）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，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等。

    （2）在 Java 语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为“异常” 。 ( 开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常 )

1.2 异常事件分类

Error	Java 虚拟机无法解决的严重问题，一般不编写针对性的代码进行处理。 Error 类描述内部错误，由系统保留，程序不能抛出这个类型的对象，Error 类的对象不可捕捉，不可恢复，出错时由系统通知用户并终止程序。 如：JVM 系统内部错误、资源耗尽等严重情况。比如：StackOverflowError 和 OOM。
Exception	其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，可以使用针对性的代码进行处理。 Exception 类供应用程序使用，所有的 Java 异常类都是系统类库中 Exception 类的子类。 如：空指针访问、试图读取不存在的文件、网络连接中断、数组角标越界

 1.3 异常解决方法

     （1）遇到错误就终止程序的运行。

    （2）由程序员在编写程序时，就考虑到错误的检测、错误消息的提示、以及错误的处理。

1.4 Exception 分类

运行时异常 (非受检异常)	指编译器不要求强制处置的异常。一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该积极避免其出现的异常。 java.lang.RuntimeException 类及它的子类都是运行时异常。 对于运行时异常，可以不作处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。
编译时异常 (受检异常)	指编译器要求必须处置的异常。即程序在运行时由于外界因素造成的一般性异常。编译器要求 Java 程序必须捕获或声明所有编译时异常。 对于这类异常，如果程序不处理，可能会带来意想不到的结果。

1.5 异常继承结构

1.6 常见异常

    （1）java.lang.RuntimeException：运行时异常

ClassCastException：	类型转换异常
ArrayIndexOutOfBoundsException：	数组下标越界异常
NullPointerException：	空指针异常
ArithmeticException：	算术异常
NumberFormatException：	数字格式异常
InputMismatchException：	输入不匹配异常

    （2） java.io.IOExeption： IO 异常

FileNotFoundException：	文件未找到异常
EOFException：	end of file ，文件到达结尾异常

    （3） java.lang.ClassNotFoundException：类未找到异常

    （4） java.lang.InterruptedException：中断异常

    （5） java.sql.SQLException：SQL 异常

2. 异常处理机制一：try-catch-finally

2.1 问题引入

    （1）在编写程序时，经常要在可能出现错误的地方加上检测的代码，如进行 x/y 运算时，要检测分母是否为 0，数据为空，输入的不是数据而是字符等。过多的 if-else 分支会导致程序的代码加长、臃肿，可读性差。因此 Java 提供了异常处理机制。

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2.2 Java 异常处理机制

    （1）可以方便在程序中监视可能发生异常的代码块，并将所有异常处理代码集中放置在程序某处，使完成正常功能的程序代码与进行异常处理的程序代码分开。使得降低编程人员的工作量，增强了异常处理的灵活性，使得程序的可读性和可维护性大为提高，简洁、优雅、并易于维护

    （2）在 Java 的异常处理机制中，引入一些用来描述和处理异常的类，每个异常类反映一类运行错误，在类的定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。当程序运行的过程中发生某个异常现象时，系统就产生一个与之相应的异常类对象，并交与系统中的相应机制进行处理，以避免系统崩溃或其他对系统有害的结果发生，保证了程序运行的安全性

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2.3 异常对象的生成方式

    （1）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，如果在当前代码中没有找到相应的处理程序，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）

    （2）开发人员手动创建：Exception exception = new ClassCastException(); 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。

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2.4 异常处理：抓抛模型

抛	Java 程序的执行过程中如果出现异常，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
抓	捕捉异常—>程序流程的跳转—>异常处理语句块的定义异常的处理方式

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2.5 捕捉异常

    （1）如果一个方法内抛出异常，该异常对象会被抛给调用者方法中处理。如果异常没有在调用者方法中处理，它继续被抛给这个调用方法的上层方法。这个过程将一直继续下去，直到异常被处理。这一过程称为捕获(catch)异常。如果一个异常回到 main() 方法，并且 main() 也不处理，则程序运行终止。

    （2）程序员通常只能处理 Exception，而对 Error 无能为力。

    （3）捕获异常的有关信息方法：

异常对象.getMessage()	获取异常信息，返回字符串
异常对象.printStackTrace()	获取异常类名和异常信息，以及异常出现在程序中的位置。返回值 void。

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2.6 try—catch—finally 的语法格式使用

try{ //选定捕获异常的范围，将可能出现异常的代码放在 try 语句块中     } catch(异常类型1 变量名1){      //处理异常的方式1         } catch(异常类型2 变量名2){      //处理异常的方式2         }  ... finally{      //一定会执行的代码      }

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2.7 try—catch—finally 的使用

try	捕获异常的第一步是用 try{…} 语句块选定捕获异常的范围，将可能出现异常的代码放在 try 语句块中。
catch(可选)	在 catch 语句块中是对异常对象进行处理的代码。每个 try 语句块可以伴随一个或多个 catch 语句，用于处理可能产生的不同类型的异常对象。如果被捕捉的各类异常之间没有父子关系，各类的顺序无关紧要，如果有父子关系，应该将子类的 catch 块放置在父类的 catch 块之前。
finally(可选)	捕获异常的最后一步是通过 finally 语句为异常处理提供一个统一的出口，使得在控制流转到程序的其它部分以前，能够对程序的状态作统一的管理。不论在 try 代码块中是否发生了异常事件，catch 语句是否执行，catch 语句是否有异常，catch 语句中是否有 return，finally 块中的语句都会被执行。

try—catch—finally 可以使代码可以在编译时通过，但运行时仍可能会出错 在 try 中声明的变量，在 try 结构外无法再使用，可以在外部声明赋值，try 内部使用 一旦出现异常，try 内异常代码后的代码将不会执行，直接执行到相应的 catch 异常处理中

3. 异常处理机制二：throws

3.1 throws + 异常类型

    （1）throws + 异常类型写在方法的声明处，指明方法执行时可能抛出的异常类型，一旦方法执行时出现异常，就会在异常代码处生成一个异常类的对象，此对象满足 throws 后面的类型时，就会被抛出，异常后的代码不会再执行。

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3.2 throws 和 try—catch—finally 的区别

try - catch - finally：	真正的异常处理
throws：	将异常抛给了方法的调用者

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3.3 开发中如何选择使用 try-catch-finally 还是使用 throws?

    （1）如果父类中被重写的方法没有 throws 方式处理异常，则子类重写的方法也不能使用 throws，意味着如果子类重写的方法中有异常，必须使用 try-catch-finally 方式处理。

    （2）执行的方法 a 中，先后又调用了另外的几个方法，这几个方法是递进关系执行的。我们建议这几个方法使用 throws 的方式进行处理。而执行的方法 a 可以考虑使用 try-catch-finally 方式进行处理。

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3.4 重写方法声明抛出异常的原则

    （1）重写方法不能抛出比被重写方法范围更大的异常类型。在多态的情况下， 对 methodA() 方法的调用-异常的捕获按父类声明的异常处理。

4 手动抛出异常：throw

4.1 异常对象的产生

    （1）Java 异常类对象除在程序执行过程中出现异常时由系统自动生成并抛出，也可根据需要人工创建异常对象并抛出（throw）。

    （2）格式：throw 异常类型

    （3）使用场景：需要自定义规则的时候抛出不符合规则的异常

    （4）要求：可以抛出的异常必须是 Throwable 或其子类的实例。

首先手动创建异常类对象，然后通过 throw 语句实现抛出操作(提交给 Java 运行环境) 如：IOException e = new IOException();    throw e;

5 自定义异常类

5.1 自定义异常类引入

    （1）如果预计程序可能产生一个特定的异常问题，该问题无法用系统定义的异常情况来描述。此时根据程序的特殊逻辑，在用户程序中自定义一个异常情况类和异常对象，主要用来处理用户程序中特定的逻辑运行错误。

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5.2 自定义异常类作用

    （1）用来处理程序中可能产生的特殊逻辑错误。能够被系统即使识别和处理而不扩散产生更大的影响，使用户程序具有更好的容错性，使系统更加安全稳定。

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5.3 自定义异常类要求

    （1）声明一个新的异常类，作为 Exception 类或其他某个已经存在的系统异常类或其他用户异常类的子类。

    （2）定义全局变量 serialVersionUID : 唯一标识一个异常类。

    （3）为新的异常类定义属性和方法，或重载父类的属性和方法，使这些属性和方法能够体现该类所对应的错误信息

public class MyException extends RuntimeException{ static final long serialVersionUID = -7034897190766939L; public MyException(){ } public MyException(String msg){ super(msg); } }

public class ThrowException { public static void main(String[] args) {  Student s = new  Student();  try{  s.setid(-1001);  System.out.println(s);  }  catch(Exception e){  e.printStackTrace();  } } } class Student{ private int id; public void setid(int id) throws Exception{ if(id>0){ this.id = id; }else{ //System.out.println("输入格式错误"); //手动抛出 //throw new RuntimeException("输入格式错误"); //throw new Exception("输入格式错误"); throw new MyException("不能输入负数"); } } @Override public String toString() { return "Student [id=" + id + "]"; }   }

6 异常处理总结