Java异常

异常概述

异常也称为例外，是在程序运行过程中发生的并且会打断程序正常执行的事件，比如算术异常、空指针异常、文件找不到异常。所以在程序设计时，必须考虑到可能发生的异常事件，并做出相应的处理。这样才能保证程序可以正常运行。

Java的异常处理机制也秉承着面向对象的基本思想，在Java中，所有的异常都是以类的形式存在，除了内置的异常类之外，Java也可以自定义异常类。此外，Java的异常处理机制也允许自定义抛出异常。

为什么要使用异常

在没有异常处理的语言中，就必须使用if或switch等语句，配合所想得到的错误状况来捕捉程序里所有可能发生的错误。但为了捕捉这些错误，编写出来的代码经常有很多的if语句，有时候这样也未必能捕捉到所有的错误，而且这样做势必导致程序运行效率的降低。Java的异常处理机制恰好改进了这一点，它易于使用并且可自行定义异常类，但是不得不说，异常也是一个较为耗费性能的操作，因此我们需要合理地利用Java的异常处理机制，以增进程序的稳定性和效率。

异常的继承架构

异常可分为两大类：java.lang.Exception与java.lang.Error，这两个类均继承自java.lang.Throwable，上图为Throwable类的继承关系图。

习惯上将Error与Exception统称为异常类，但这两者本质上还是有不同的：

1、Error专门用来处理严重影响程序运行的错误，可是通常程序设计者不会涉及程序代码去捕捉这种错误，其原因在于即使捕捉到它，也无法给予适当的处理，比如Java虚拟机出错就属于一种Error

2、Exception包含了一般性的异常，这些异常通常在捕捉到之后便可以做妥善的处理，以确保程序继续运行

从继承架构图中可以看出，Exception扩展出数个子类，其中IOException、RuntimeException是较常用的两种。RuntimeException即使不编写异常处理的程序代码，依然可以编译成功，而这种异常必须是在程序运行时才有可能发生，比如数组索引值超出了范围。与RuntimeException不同的是，IOException一定要编写异常处理的程序代码才行，它通常用来处理输入/输出相关的操作，如对文件的访问、网络的连接等。

当异常发生时，发生异常的语句代码会抛出一个异常类的实例化对象，之后此对象与catch语句中的类的类型进行匹配，然后在相应的catch中进行处理。

try、catch、finally、throw、throws

当异常发生时，通常可以用两种方法来处理：

1、交由Java默认的异常处理机制做处理，但这种处理方式，Java通常只能输出异常信息，接着便终止程序的运行，比如：

 1 public static void main(String[] args) throws InterruptedException
 2 {
 3     operateNull(null);
 4     System.out.println("After operateNull");
 5 }
 6 
 7 public static char operateNull(String str)
 8 {
 9     return str.charAt(0);
10 }

返回结果为：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at com.xrq.test33.TestMain.operateNull(TestMain.java:13)
    at com.xrq.test33.TestMain.main(TestMain.java:7)

和"接着便终止程序的运行"一致，因为第4行的语句并没有打印。

2、自行编写try-catch-finally块来捕捉异常，这种写法的最大好处是，可以灵活操控程序的流程且可做出最适当的处理，比如：

 1 public static void main(String[] args) throws InterruptedException
 2 {
 3     try
 4     {
 5         Thread.sleep(1000);
 6         operateNull(null);
 7     } 
 8     catch (NullPointerException e)
 9     {
10         System.out.println("NullPointerException's catch block!");
11         throw e;
12     }
13     finally
14     {
15         System.out.println("NullPointerException's finally block!");
16     }
17 }
18 
19 public static char operateNull(String str)
20 {
21     return str.charAt(0);
22 }

返回结果为：

1 NullPointerException's catch block!
2 NullPointerException's finally block!
3 Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
4     at com.xrq.test33.TestMain.operateNull(TestMain.java:25)
5     at com.xrq.test33.TestMain.main(TestMain.java:10)

关于这段代码解释每个关键字：

（1）try表示要检查的程序语句

（2）catch表示异常发生时的处理语句，可省略

（3）finally表示无论catch内部写了什么，即使是return，也都会运行到的语句，可省略。finally常用于对某段待检查的代码做扫尾工作，比如ReentrantLock的unlock()、IO的close()

（4）throw表示抛出一个类的实例，注意实例二字，实例意味着throw出去的是一个实例化的异常对象。所以代码的11行也可以写为"throw new NullPointerException()"，至于为什么不这么写，因为写"throw new NullPointerException()"并没有返回结果中第4行、第5行中的异常堆栈。注意，throw关键字可以写在任何地方，并不强制必须写在catch块中，运行到throw所在的行，打印异常并立即退出当前方法

（5）throws用于方法声明，表示如果方法内的程序代码可能会发生异常，且方法内又没有使用代码的代码块来捕捉这些异常时，则必须在声明方法时一并指明所有可能发生的异常，以便让调用此方法的程序得以做好准备来捕捉异常。比如"方法名称(参数...) throws 异常类1, 异常类2, 异常类3..."，也可以不这么麻烦，Exception是所有异常的父类，因此也可以直接"方法名称(参数...) throws Exception"

异常场景汇总

异常细节诸多，之前我也一直有搞不清楚的地方，因此这里对多种场景做一个总结、汇总：

1、接口方法可以throws异常，但必须throws一个具体的异常，不能直接throws出去Exception

public interface InterfaceException
{
    void ExceptionMethod() throws NullPointerException;
}

2、接口方法throws异常，其实现类实现该方法的时候不强制必须抛出该异常，也可以任意抛出异常

public class InterfaceExceptionImpl implements InterfaceException
{
    public void ExceptionMethod()
    {
        
    }
}

public class InterfaceExceptionImpl implements InterfaceException
{
    public void ExceptionMethod() throws ArrayIndexOutOfBoundsException
    {
        
    }
}

3、catch块内如果捕获到了异常并且throw出去了e，那么方法之后的代码都不会再运行了；catch块内如果捕获到了异常，但是没有throw出去e，也没有任何导致程序终止的语句，那么try...catch...finally之后的语句仍然可以继续运行

4、捕获异常不可以先catch (Exception e){...}再catch (NullPointerException e)

原因是"Unreachable catch block for NullPointerException. It is already handled by the catch block for Exception"，即Java检测到NullPointer这个异常是不可达的

5、方法A声明throws异常，则调用方法A的代码必须try...catch...该异常

6、方法A声明throws出Exception，调用方法A的代码必须try...catch...该异常，如果：

（1）有匹配异常的catch块，则优先走匹配异常的catch块

（2）如果没有匹配异常的catch块，但是有catch (Exception e){...}，则走catch (Exception e){...}

（3）如果没有没有匹配的catch块，则调用方法A的地方throw异常，方法终止

7、如果方法中没有try...catch异常而该方法发生了异常，且方法声明中有throws，那么发生的该异常可以被抛到调用方法的代码中

8、如果方法中对某个代码块做了try...catch并且想把catch到的异常抛给调用方法的地方，那么：

（1）不可以只有throw没有throws，这将会导致捕获到的异常无法被抛给调用方法的地方

（2）不可以只有throws没有throw，这将会导致编译出错

只有在catch块中throw捕获到的异常并且在方法声明的地方throws异常，才可以将一个异常正确地抛给调用方法的地方