Java异常处理--异常处理概述与常见异常举例
文章目录
- 一、异常概述
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- 1- 什么是生活的异常
- 2- 什么是程序的异常
- 3- 异常的抛出机制
- 4- 如何对待异常
- 二、Java异常体系
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- 1- Throwable
- 2- Error 和 Exception
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- 1、Error
-
- 1.1 介绍
- 1.2 举例
- 2、Exception
-
- 2.1 介绍
- 2.2 编译时异常和运行时异常
- 3- Java异常体系结构
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- 1、体系结构
- 2、运行时异常举例
-
- 2.1 ArrayIndexOutOfBoundsException
- 2.2 NullPointerException
- 2.3 ClassCastException
- 2.4 NumberFormatException
- 2.5 InputMismatchException
- 2.6 ArithmeticException
- 3、编译时异常举例
-
- 3.1 ClassNotFoundException
- 3.2 FileNotFoundException
- 3.3 IOException
- 4、代码
一、异常概述
1- 什么是生活的异常
男主角小明每天开车上班，正常车程1小时。但是，e4不出意外的话，可能会出现意外。
出现意外，即为异常情况。我们会做相应的处理。如果不处理，到不了公司。处理完了，就可以正常开车去公司。
2- 什么是程序的异常
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，出现的非正常情况，如果不处理最终会导致JVM的非正常停止。
异常指的并不是语法错误和逻辑错误。
语法错了，编译不通过，不会产生字节码文件，根本不能运行。
代码逻辑错误，只是没有得到想要的结果，例如：求a与b的和，你写成了a-b
3- 异常的抛出机制
Java中是如何表示不同的异常情况，又是如何让程序员得知，并处理异常的呢？
Java中把不同的异常用不同的类表示，一旦发生某种异常，就创建该异常类型的对象，并且抛出（throw）。然后程序员可以捕获(catch)到这个异常对象，并处理；如果没有捕获(catch)这个异常对象，那么这个异常对象将会导致程序终止。
举例：
运行下面的程序，程序会产生一个数组角标越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生和抛出的过程。
public class ArrayTools {
// 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
public static int getElement(int[] arr, int index) {
int element = arr[index];
return element;
}
}
测试类
public class ExceptionDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 34, 12, 67 };
intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
System.out.println("num=" + num);
System.out.println("over");
}
}
上述程序执行过程图解：
4- 如何对待异常
对于程序出现的异常，一般有两种解决方法：一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是程序员在编写程序时，就充分考虑到各种可能发生的异常和错误，极力预防和避免。实在无法避免的，要编写相应的代码进行异常的检测、以及异常的处理，保证代码的健壮性。
二、Java异常体系
1- Throwable
java.lang.Throwable 类是Java程序执行过程中发生的异常事件对应的类的根父类。
Throwable类是异常的根父类，它继承于Object类。
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、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。
2- Error 和 Exception
Throwable可分为两类：Error（错误）和Exception（异常）。分别对应着java.lang.Error与java.lang.Exception两个类。
看一下API：
Throwable不做过多关注，更多的是它的这两个子类。
1、Error
1.1 介绍
Error：Java虚拟机无法解决的严重问题。
如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。
一般不编写针对性的代码进行处理。（如果出现Error问题，就回去改代码，后面说的try方式对它无效）
- 例如：
StackOverflowError（栈内存溢出）和OutOfMemoryError（堆内存溢出，简称OOM）。
看一下API：
1.2 举例
【举例1】
StackOverflowError（栈内存溢出）
public class ErrorTest {
public static void main(String[] args) {
//举例1：栈内存溢出StackOverflowError
main(args); //递归--main方法中调用main方法
}
}
分析
main(args);
递归–main方法中调用main方法，每调用一次main方法，就进去一个栈帧，在栈空间有限的情况下，一直往里面放栈帧，总会满的。
️输出
栈内存溢出：
【举例2】
OutOfMemoryError（堆内存溢出，简称OOM）
public class ErrorTest {
public static void main(String[] args) {
//举例2：堆内存溢出 OutOfMemoryError (简称OOM)
byte[] arr=new byte[1024*1024*100]; //100mb
}
}
分析
new出来的结构在堆空间中呈现，若此时堆空间不足100mb，就会将堆空间占满，这时候堆空间就会报一个溢出异常。
现在我们做一个操作，“运行”->“编辑配置”：
然后针对当前模块，“修改选项”->“添加VM选项”：
就是虚拟机参数，将它设置为-Xms10m -Xmx10m ，前面的-Xms10m表示堆空间初始化的大小，后面的 -Xmx10m表示最大的堆空间大小。就是固定下来堆空间大小为10ms。如下：
️输出
byte[] arr=new byte[1024*1024*100]; //100mb
显然此时100ms不够，运行一下就会有一个堆空间溢出：
看见后缀是Error的，其实都是一个错误。
2、Exception
2.1 介绍
Exception: 其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，需要使用针对性的代码进行处理，使程序继续运行。否则一旦发生异常，程序也会挂掉。（这一章要学习异常处理 ，实际上针对的是这个Exception，而Error处理不了）
看一下API：
例如：
- 空指针访问
- 试图读取不存在的文件
- 网络连接中断
- 数组角标越界
说明：
- 无论是Error还是Exception，还有很多子类，异常的类型非常丰富。当代码运行出现异常时，特别是我们不熟悉的异常时，不要紧张，把异常的简单类名，拷贝到API中去查去认识它即可。
- 我们本章讲的异常处理，其实针对的就是Exception。
2.2 编译时异常和运行时异常
Java程序的执行分为编译时过程和运行时过程。有的错误只有在运行时才会发生。比如：除数为0，数组下标越界等。
因此，根据异常可能出现的阶段，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，并明确督促程序员提前编写处理它的代码。如果程序员没有编写对应的异常处理代码，则编译器就会直接判定编译失败，从而不能生成字节码文件。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异常、非受检异常）：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。- java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。比如：ArrayIndexOutOfBoundsException数组下标越界异常，ClassCastException类型转换异常。
运行时异常：通常编译的时候不报错，相当于编译的时候将它放过去了，就是没有检查它，即：非受检异常。
编译时异常：编译的时候就会报错，一上来就检查它了，即：受检异常。
☕在API中，怎么看哪个是编译时异常还是运行时异常呢？
这个地方，除了RuntimeException，其他都是编译时异常。如下：
点开它，里面都是运行时异常RuntimeException，如下：
我们需要熟悉一下常见的异常都有哪些，太多了也学不过来。
Error有时也可以归为“非受检异常”，因为编译时不报错，看上面蓝色方块。
3- Java异常体系结构
1、体系结构
java.lang.Throwable:异常体系的根父类
-
java.lang.Error:错误。- Java虚拟机无法解决的严重问题。如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。一般不编写针对性的代码进行处理。
|-----StackOverflowError （栈内存溢出）
|-----OutOfMemoryError （堆内存溢出，简称OOM）
- Java虚拟机无法解决的严重问题。如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。一般不编写针对性的代码进行处理。
-
java.lang.Exception:异常。-
我们可以编写针对性的代码进行处理。
-
编译时异常：(受检异常) 在执行
javac.exe命令时，出现的异常。
|----- ClassNotFoundException（类找不到异常）
|----- FileNotFoundException（文件找不到异常）
|----- IOException（输入输出异常） -
运行时异常：(非受检异常) 在执行
java.exe命令时，出现的异常。
|---- ArrayIndexOutOfBoundsException （数组越界–用非法索引访问数组时抛出的异常）
|---- NullPointerException （空指针异常）
|---- ClassCastException （类转换异常）
|---- NumberFormatException （数据格式化异常）
|---- InputMismatchException （输入类型不一致）
|---- ArithmeticException （算术异常）
-
2、运行时异常举例
- ArrayIndexOutOfBoundsException （数组越界–用非法索引访问数组时抛出的异常）
- NullPointerException （空指针异常）
- ClassCastException （类转换异常）
- NumberFormatException （数据格式化异常）
- InputMismatchException （输入类型不一致）
- ArithmeticException （算术异常）
2.1 ArrayIndexOutOfBoundsException
️ArrayIndexOutOfBoundsException：数组角标越界
代码
package yuyi01;
import org.junit.Test;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test1(){
//数组角标越界 ArrayIndexOutOfBoundsException
int[] arr=new int[10];
System.out.println(arr[10]);
}
}
异常
2.2 NullPointerException
️NullPointerException：空指针异常
代码1
package yuyi01;
import org.junit.Test;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test2(){
//空指针异常 NullPointerException
String str="hello";
str=null; //指针指向为空
System.out.println(str.toString());
}
}
异常
代码2–一维数组
package yuyi01;
import org.junit.Test;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test3(){
//空指针异常 NullPointerException
int[] arr=new int[10]; //一维数组
arr=null;
System.out.println(arr[0]);
}
}
异常
代码3–二维数组
package yuyi01;
import org.junit.Test;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test4(){
//空指针异常 NullPointerException
int[][] arr1=new int[10][]; //二维数组
System.out.println(arr1[0][0]);
}
}
异常
只要对象指向的没有实体，调一个方法或者属性都算空指针。
2.3 ClassCastException
️ClassCastException：类转换异常
代码
package yuyi01;
import org.junit.Test;
import java.util.Date;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test5(){
//类转换异常 ClassCastException
Object obj=new String(); //new一个String对象，将它赋值给Object类
//String str=(String) obj; //这里不会出现强转异常
Date date=(Date) obj; //转换为别的类型就不行了
}
}
异常
父类引用指向的对象的类型是子类的时候才可以强制类型转换。
而Date和String算是平等的关系，都继承于Object，它们是兄弟关系，不能强转。
2.4 NumberFormatException
️NumberFormatException：数据格式化异常
代码
package yuyi01;
import org.junit.Test;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test6(){
//NumberFormatException 数据格式化异常
String str1="123";
int i1 = Integer.parseInt(str1); //可以将String类型的“123”转化为int类型的123
String str2="abc";
int i2 = Integer.parseInt(str2); //不可以转换，会报错
System.out.println(i1);
System.out.println(i2);
}
}
异常
2.5 InputMismatchException
️InputMismatchException：输入类型不一致
代码
package yuyi01;
import org.junit.Test;
import java.util.Scanner;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test7(){
//InputMismatchException 输入类型不一致
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
int num= scanner.nextInt(); //若输入的不是int类型，则会报错
System.out.println(num);
}
}
异常
2.6 ArithmeticException
️ArithmeticException：算术异常
代码
package yuyi01;
import org.junit.Test;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test8(){
//ArithmeticException 算术异常
int num=10;
System.out.println(num/0); //编译的时候不报错，运行的时候报错
}
}
异常
3、编译时异常举例
- ClassNotFoundException（类找不到异常）
- FileNotFoundException（文件找不到异常）
- IOException（输入输出异常）
3.1 ClassNotFoundException
️ClassNotFoundException：类找不到异常
代码
package yuyi01;
import org.junit.Test;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test9(){
//ClassNotFoundException 类找不到异常
Class clz=Class.forName("java.lang.String"); //反射
}
}
异常
目前只能考虑先将它注释掉。
3.2 FileNotFoundException
️FileNotFoundException：文件找不到异常
代码
package yuyi01;
import org.junit.Test;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test10(){
File file=new File("hello.txt");
//FileNotFoundException 文件找不到异常
FileInputStream fis=new FileInputStream(file); //流直接操作文件
//把文件内容直接读到内存中输出
int data=fis.read(); //IOException 输入输出异常
while(data!=-1){ //data为-1的时候退出，就是读完了
System.out.print((char)data);
data=fis.read(); //IOException 输入输出异常
}
//资源关闭
fis.close(); //IOException 输入输出异常
}
}
异常
3.3 IOException
️IOException：输入输出异常
代码
package yuyi01;
import org.junit.Test;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test10(){
File file=new File("hello.txt");
//可能报FileNotFoundException 文件找不到异常
FileInputStream fis=new FileInputStream(file); //流直接操作文件
//把文件内容直接读到内存中输出
int data=fis.read(); //可能报IOException 输入输出异常
while(data!=-1){ //data为-1的时候退出，就是读完了
System.out.print((char)data);
data=fis.read(); //可能报IOException 输入输出异常
}
//资源关闭
fis.close(); //可能报IOException 输入输出异常
}
}
异常
读的时候可能不通畅：
结束的时候可能也不通畅：
☕补充
FileNotFoundException和IOException都是可能出现的异常，怎么处理呢？
先写一个文件：（字符集改为UTF-8）
将路径改为："D:\\hello.txt"
如下：
"D:\\hello.txt"，一条右斜线会报错（一条表示转义的意思），需要写两条。或者写反斜杠 /。
现在文件就能找到了，但为啥还是报错？
所以需要提前预知一下处理的事情，大家感受一下，throws出去，将可能会报的异常给处理了，如下：
来运行一下：
这里出问题的原因是因为刚才文件里面写的是汉字，一个汉字可能会占多个字节，此时代码int data=fis.read();是一个字节一个字节地读，以后讲IO流的时候会专门解决这个问题。
那就先写成英文吧：
再次运行：
刚才我们将异常处理了，那程序在运行当中出现异常了吗？
其实是没出现异常。但是不处理的话，编译又不让过。（虽然程序没有问题，但是也需要处理一下，未雨绸缪）
代码
package yuyi01;
import org.junit.Test;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
public class ExceptionTest {
@Test
public void test10() throws FileNotFoundException, IOException {
File file=new File("D:\\hello.txt");
//可能报FileNotFoundException 文件找不到异常
FileInputStream fis=new FileInputStream(file); //流直接操作文件
//把文件内容直接读到内存中输出
int data=fis.read(); //可能报IOException 输入输出异常
while(data!=-1){ //data为-1的时候退出，就是读完了
System.out.print((char)data);
data=fis.read(); //可能报IOException 输入输出异常
}
//资源关闭
fis.close(); //可能报IOException 输入输出异常
}
}
4、代码
仅供参考。
代码
package yuyi01;
import org.junit.Test;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.util.Date;
import java.util.Scanner;
/**
* ClassName: ExceptionTest
* Package: yuyi01
* Description:
*
* @Author 雨翼轻尘
* @Create 2023/12/28 0028 10:28
*/
public class ExceptionTest {
@Test
public void test1(){
//数组角标越界 ArrayIndexOutOfBoundsException
int[] arr=new int[10];
System.out.println(arr[10]);
}
@Test
public void test2(){
//空指针异常 NullPointerException
String str="hello";
str=null; //指针指向为空
System.out.println(str.toString());
}
@Test
public void test3(){
//空指针异常 NullPointerException
int[] arr=new int[10]; //一维数组
arr=null;
System.out.println(arr[0]);
}
@Test
public void test4(){
//空指针异常 NullPointerException
int[][] arr1=new int[10][]; //二维数组
System.out.println(arr1[0][0]);
}
@Test
public void test5(){
//类转换异常 ClassCastException
Object obj=new String(); //new一个String对象，将它赋值给Object类
//String str=(String) obj; //不会出现强转异常
Date date=(Date) obj; //转换为别的类型就不行了
}
@Test
public void test6(){
//NumberFormatException 数据格式化异常
String str1="123";
int i1 = Integer.parseInt(str1); //可以将String类型的“123”转化为int类型的123
String str2="abc";
int i2 = Integer.parseInt(str2); //不可以转换，会报错
System.out.println(i1);
System.out.println(i2);
}
@Test
public void test7(){
//InputMismatchException 输入类型不一致
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
int num= scanner.nextInt(); //若输入的不是int类型，则会报错
System.out.println(num);
}
@Test
public void test8(){
//ArithmeticException 算术异常
int num=10;
System.out.println(num/0); //编译的时候不报错，运行的时候报错
}
//**********************以上是运行时异常，以下是编译时异常****************************
@Test
public void test9(){
//ClassNotFoundException 类找不到异常
//Class clz=Class.forName("java.lang.String"); //反射
}
@Test
public void test10() throws FileNotFoundException, IOException {
File file=new File("D:\\hello.txt");
//可能报FileNotFoundException 文件找不到异常
FileInputStream fis=new FileInputStream(file); //流直接操作文件
//把文件内容直接读到内存中输出
int data=fis.read(); //可能报IOException 输入输出异常
while(data!=-1){ //data为-1的时候退出，就是读完了
System.out.print((char)data);
data=fis.read(); //可能报IOException 输入输出异常
}
//资源关闭
fis.close(); //可能报IOException 输入输出异常
}
}
输出结果
