Java第九章异常处理

一、异常概述

        在程序中，异常可能由程序员没有预料到的各种情况产生，也可能由超出了程序员可控范围的环境因素产生，如用户的坏数据，试图打开一个根本不存在的文件等。在Java中，这种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。

        例题：0可以作为除数吗？

        在项目中创建Baulk类，在主方法中定义int型变量，将0作为除数的算数表达式赋值給该变量。运行代码和运行结果如下图：

        程序运行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数表达式“3/0”中，0作为除数出现），系统不再执行下去，提前结束。这种情况就是所说的异常。

        解决异常后的代码： 

二、异常的抛出与捕捉

        为了保证程序有效地执行，需要对抛出的异常进行相应的处理。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。

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Integer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，不在执行下面的语句。

        例题：控制台输出“lili年龄是：20L”

        在项目中创建Thundering类，在主方法中实现将不是数字形式的字符串转换为int型。运行程序系统会报出异常提示。实例代码如下图：

         从图中可以看出，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”语句输出，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.捕捉异常

        Java语言的异常捕获由try、catch和finally，3部分组成。其中，try语句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。

        (1)try-catch语句块

        例题：捕获例题9.2中主方法抛出的异常

        在项目中创建Take类，在主方法中使用try-catch语句块将可能出现的异常语句进行处理。实现代码和结果如下图：

        从上图中可以看出，程序仍然输出最后的提示信息，没有因为异常而终止。在例9.3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语句块中执行，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ty 语句块中发生异常语句后面的代码。由此可知，Java 的异常处理是结构化的，不会因为一个异常影响整个程序的执行。
误区警示
        有时为了编程简单会忽略 catch 语句后的代码，这样 try-catch 语句就成了一种摆设，一旦程序在运行过程中出现了异常，就会导致最终运行结果与期望的不一致，而错误发生的原因很难查找。因此要养成良好的编程习惯，最好在 catch 语句块中写入处理异常的代码。

(2)finlly语句块

        完整的异常处理语句一定要包含finally语句，无论程序中有无发生异常，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，在以下种特殊情况下，finally块不会被执行：

        ·在finally语句块中发生了异常。

        ·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，提供了一些类用来描述继承发生的异常。其中，有的需要程序员进行捕捉处理或声明抛出，有的是由Java虚拟机自动进行捕获处理。Java中常见的异常类如下表所示：

常见的异常类

异常类	说明
ClassNotFoundException	未找到相应类异常
ArithmeticException	算术异常
ArrayIndexOutOfBoundsExcrption	数组下标越界异常
SQLException	操作数据数据库异常类
NullPointerException	空指针异常
IOException	输入输出异常
IllegalAccessException	不允许访问某类异常

四、自定义异常类

        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，大体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关键字throw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。

        例题1：如何创建自定义异常类

        在项目中创建MyException类，该类继承Exception类。实例代码如下图：

        字符串ErrorMessage是要输出的错误信息。若想抛出用户自定义的异常对象，要使用throw关键字。

        例题2：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。实例代码如下：

五、在方法中抛出异常

        若某个方法可能会发生异常，但不想在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。

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隔。

        例题：指明异常起源于何处

        在项目中创建Shoot类，在该类中创建方法pop()，在该方法中抛出NegtiveArraySizeException异常，在主方法中调用该方法，并实现异常处理。实例代码如下：

        使用throws关键字将异常类抛给上一级后，如果不想处理该异常，可以继续向上抛出，但最终要有能够处理该异常的代码。

        说明：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，编译仍能顺利通过，但在运行时会被系统抛出。

2.使用throw关键字抛出异常

        throw关键字通常用于方法体中，并且抛出一个异常对象。程序在执行到throw语句时立即终止，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。下面通过实例介绍throw的用法。

        例题1：创建自定义异常类

        在项目中创建自定义异常类（MyException类），继承Exception类。实例代码如下：

        例题2：使用throw关键字捕捉自定义异常

        使用throw关键字捕捉异常。在项目中创建Captor类，该类中的quotient()方法传递两个int型参数，如果其中的一个参数为负数，则会抛出MyException异常，最后在main()方法中捕捉异常。实例代码如下：

        上面的实例使用了多个catch语句来捕捉异常。如果调用quotient(3,-1)方法，将发生MyException异常，程序跳转到catch(MyException e)语句块中执行；如果调用quotient(5,0)方法，会发生Arithmeti-cException异常，程序跳转到catch(ArithmeticException e)语句块中执行；如还有其他异常发生，将使用catch(Exception e)捕捉异常。由于Exception是所有异常类的父类，如果将catch(Exception e)语句块放在其他两个语句块的前面，后面的语句块将永远得不到执行，也就没有什么意义了，所以catch语句的顺序不可调换。

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，如下图所示。

Java中提供了常见的RuntimeException异常，这些异常可通过try-catch语句捕获，如下表所示。

RuntimeException异常的种类

种类	说明	种类	说明
NullPointerException	空指针异常	IllegalArgumentException	非法参数异常
ArrayIndexOutOfBoundsException	数组下标	SecurityException	安全性异常
ArithmeticException	算数异常	NegativeArraySizeException	数组长度为负异常
ArrayStoreException	数组中包含不兼容的值抛出的异常

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：

        1.在当前方法声明中使用try-catch语句捕获异常。

        2.一个方法被覆盖时，覆盖它的方法必须抛出相同的异常或异常的子类。

        3.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。