Java 异常

面对脚本类语言的突飞猛进，穷追猛打，Java还有什么优势？

一个优势就是Java强大的异常处理机制，深入学习并掌握Java异常和其处理机制

可以促进我们在项目中处理更有效的处理异常，使程序更健壮，对测试和调试友好。

 

0 . 什么是异常？

简单来说，异常是Java程序运行中出现的错误或者未达到预期的程序设定。

一．Java异常的分类

Java把异常当做对象来处理（作为面向对象语言，Java中一切都是对象，都由Object派生），并定义一个基类java.lang.Throwable作为所有异常的超类。Java中的异常分为两大类：错误Error和异常Exception。

 

1.1Throwable（可抛出）：

异常类的最终父类，它有两个子类，Error与Exception。
Throwable中常用方法有：
getMessage()：返回异常的消息内容，打日志时常用的e.getMessage()就是继承自方法。
printStackTrace()：输出错误堆栈信息到控制台，catch方法块中对异常exception处理的默认方法，但在生产程序中一般不使用，通常做法是通过日志组建将异常信息打印到日志中。

 

Thorwable虽然是一个实体类，但一般还是当作接口或者虚基类看待，不直接在程序中使用

 

1.2 Error（错误）：表示程序无法处理的错误，一般是指java虚拟机相关的问题，如系统崩溃、虚拟机出错误、动态链接失败等，与程序员的执行操作无关。理论上这些错误是不允许发生的，通常应用程序也无法处理这些错误，如果发生，也不应该试图通过程序去处理，所以Error不是try-catch的处理对象，也无须在其throws子句中声明该方法抛出任何Error或其子类，而JVM一般的处理方式是终止发生错误的线程，所以这些错误很可能使JVM虚拟机停止运行。

Error类常见子类有VirtualMachineError与AWTError。

1.3 VirtualMachineError（虚拟机错误）：表示虚拟机出现错误。
在Java运行时内存中，除程序计数器外的虚拟机栈、堆、方法区在请求的内存无法被满足时都会抛出OutOfMemoryError；
而如果线程请求的栈深度超出虚拟机允许的深度时，就会抛出

StackOverFlowError。

1.3.1 LinkageError（连接错误）:表示Java类的依赖错误

未识别类文件会抛出ClassFormatError，一般程序文件和编译器JDK版本不一致时会抛出此错误

类编译后做了不兼容更改时会抛出AbstractMethodError

1.3.2 AWTError（AWT组件出错）：

 AWT是使用操作系统中的图形函数的抽象窗口工具，用C\C++编写，为了实现Java“一次编译，处处运行”的理念，AWT使用各个操作系统图形函数的交集，所以功能较差，但运行速度较快，适合嵌入式Java；

（原来主要用于功能机和简单智能设备，然而现在嵌入式Java都被安卓占了）

1.3.2 SwingError（SwingError组件出错）：

Swing组件是基于AWT编写的图形界面系统，它用纯Java编写，所以必然实现了“一次编译，处处运行”，但相较于AWT运行速度较慢，适合PC使用。

（自JDK1.8之后官方提倡使用JavaFX开发图形界面）

 

1.3.3、Exception（异常）：出现原因取决于程序，所以程序也理应通过try-catch处理。

I．可查异常和不可查异常

Java的异常(包括Exception和Error)分为可检查异常（checked exceptions）和不可检查异常（unchecked exceptions）。
可查异常（编译器要求必须处置的异常）：正确的程序在运行中，预计会出现的异常，也是允许出现的异常，比如连接超时，文件未找到文件，IO错误，但这些异常出现后，必须指定处理的方式。

除了RuntimeException及其子类以外，其他的Exception类及其子类都属于可检查异常。这种异常的特点是Java编译器会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，要么用try-catch语句捕获它，要么用throws子句声明抛出它，否则编译不会通过。

不可检查异常(编译器不要求强制处置的异常):包括运行时异常（RuntimeException与其子类）和错误（Error）。

如果使用throw在方法体中抛出可查异常，则需要在方法头部声明方法可能抛出的异常类型。程序会在throw语句后立即终止，它后面的语句执行不到，然后在包含它的所有try块中（可能在上层调用函数中）从里向外寻找含有与其匹配的catch子句的try块。

 

II.运行时异常和非运行时异常

(1)运行时异常都是RuntimeException类及其子类异常，如NullPointerException、IndexOutOfBoundsException等，这些异常是不检查异常，程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。

当出现RuntimeException的时候，我们可以不处理。当出现这样的异常时，总是由虚拟机接管。比如：NullPointerException空指针异常，它就是运行时异常，并且这种异常还是最常见的异常之一。

 
出现运行时异常后，如果没有捕获处理这个异常（即没有catch），系统会把异常一直往上层抛，一直到最上层，如果是多线程就由Thread.run()抛出，如果是单线程就被main()抛出。抛出之后，如果是线程，这个线程也就退出了。如果是主程序抛出的异常，那么这整个程序也就退出了。运行时异常是Exception的子类，也有一般异常的特点，是可以被catch块处理的。只不过往往我们不对他处理罢了。也就是说，你如果不对运行时异常进行处理，那么出现运行时异常之后，要么是线程中止，要么是主程序终止。 

如果不想终止，则必须捕获所有的运行时异常，决不让这个处理线程退出。队列里面出现异常数据了，正常的处理应该是把异常数据舍弃，然后记录日志。不应该由于异常数据而影响下面对正常数据的处理。

常见运行时异常

①．NullPointerException：空指针异常。调用了不存在的对象或未经实例化或初始化的对象时会抛出，对null对象的方法属性调用就会抛出此异常（最常见的就是.toString方法抛出空指针异常）

②．ArithmeticException：算术条件异常。最常见的就是0作除数时会抛出。

③．ClassNotFoundException：类未找到异常。在通过反射Class.forName(“类名”)来获取类时，如果未找到则会抛出异常。

④.ClassCastException：类转换失败时抛出此异常

⑤.ArrayIndexOutOfBoundsException：数组索引越界异常。当试图操作数组的索引值为负数或大于等于数组大小时会抛出。

⑥.NegativeArraySizeException：数组长度为负值异常。一般在初始化数组大小为负值时抛出。

⑦. ArrayStoreException：数组类型不匹配值异常。例如将一个Object数组中加入一个Integer对象与一个String对象时，类型不匹配就会抛出。

⑧.IllegalArgumentException：非法参数异常。会在使用Java类库方法时传入参数值越界时或者参数数量，类型不匹配时抛出。

 

二. 异常处理

Java异常处理机制要求出现异常时在异常位置抛出异常，然后捕获异常并处理

从方法中抛出的任何异常都必须使用throws子句。捕捉异常通过try-catch语句或者try-catch-finally语句实现。

总体来说，Java规定：对于可查异常必须捕捉、或者声明抛出。允许忽略不可查的RuntimeException和Error。

2.1异常捕获

    

2.1.1 try-catch语句

在Java中，异常通过try-catch语句捕获。其一般语法形式为：

1. try {  
2.     // 可能会发生异常的程序代码  
3. } catch (ExceptionTypeA e1){  
4.     // 处理抛出的异常类型A
5. }  
6. catch (ExceptionTypeA e2){  
7.      //处理的抛出的异常类型B 
8. } 
9. catch (ExceptionTypeA e3){  
10.      //处理抛出的异常类型C
11. }  
12.  

try后的大括号内的程序块即可能发生异常的代码块，如果在代码块中发生异常，JVM将创建相应的异常对象，如果与catch块要捕获的异常对象相匹配，则进入处理块，否则将向上抛出，如上级无处理则线程死亡。

需要注意的是，一旦某个catch捕获到匹配的异常类型，将进入异常处理代码。一经处理结束，就意味着整个try-catch语句结束。其他的catch子句不再有匹配和捕获异常类型的机会。

Java通过异常类描述异常类型，异常类的层次结构如图1所示。对于有多个catch子句的异常程序而言，应该尽量将捕获底层异常类的catch子 句放在前面，同时尽量将捕获相对高层的异常类的catch子句放在后面。否则，捕获底层异常类的catch子句将可能会被屏蔽。

finally语句 表示无论异常是否发生都会执行的代码段

·               try {  

·     // 可能会发生异常的程序代码  

·  } catch (Exceptione) {  

·      

  } finally {  

·     // 无论异常是否发生，都将执行的代码块  

·  } 

fnally语句一般用来保护程序，避免使异常直接暴露或者线程终止

注意：finally语句只会在对应的try catch块执行时才会执行，程序在本finally 对应的try catch块之前抛出异常时，不会执行finally块。

当在try块或catch块中遇到return，continue，break等程序转移语句时，finally块将在方法返回之前被执行。

public class Test {

public static void main(String[] args) { 

System.out.println("reture value of test() : "+ test());

    }

    

public static int test(){

int i = 1;

        

try { 

System.out.println("try block"); 

            i= 1 / 0;

return 1; 

}catch (Exception e){

System.out.println("exception block");

return 2;

}finally { 

System.out.println("finally block"); 

        }

    }

}

执行结果

try block

exception block

finally block

reture value of test() : 2

 

在以下4种特殊情况下，finally块不会被执行：
1）在finally语句块中发生了异常。
2）在前面的代码中用了System.exit()退出程序。
3）程序所在的线程死亡。
4）关闭CPU。

 

又及：这只是通常意义上的try catch finally运行规则，实际上finally的运行规则十分复杂，需要深入JVM虚拟机运行原理进行探究，初步学习只需知道一上内容即可。

2.2抛出异常

  任何Java代码都可以抛出异常，如：自己编写的代码、来自Java开发环境包中代码，或者Java运行时系统。无论是谁，都可以通过Java的throw语句抛出异常。从方法中抛出的任何异常都必须使用throws子句。

2.2.1. throws语句声明异常

   如果一个方法可能会出现异常，但没有能力处理这种异常或者不需要在本层级处理异常可以通过throws子句来声明向上层抛出异常。

     throws语句用在方法定义时声明该方法要抛出的异常类型，如果抛出的是Exception异常类型，则该方法被声明为抛出所有的异常。多个异常可使用逗号分割。

 

例：test方法向上级抛出异常，上级方法需要捕获并处理异常

publicclass Test {

    public static void main(String[] args)  {

        try {

            System.out.println("returnvalue of test(): " + test());

        }

        catch (Exception e)

        {

            e.printStackTrace();

        }

    }

 

    public static int test() throws Exception{

        int i = 1;

 

        try {

            System.out.println("tryblock");

            return i;

        }finally {

            System.out.println("finallyblock");

        }

    }

}

2.2.2throw语句主动抛出异常

 throw总是出现在函数体中，用来抛出一个Throwable类型的异常。经常被用来处理用户自定义的异常，在程序逻辑满足某些条件时，主动的抛出异常。

 

程序会在throw语句后立即终止，它后面的语句执行不到，然后在包含它的所有try块中（可能在上层调用函数中）从里向外寻找含有与其匹配的catch子句的try块。
　　我们知道，异常是异常类的实例对象，我们可以创建异常类的实例对象通过throw语句抛出。该语句的语法格式为：
    throw new exceptionname;
    例如抛出一个IOException类的异常对象：
    throw new IOException;
    要注意的是，throw 抛出的只能够是可抛出类Throwable或者其子类的实例对象。下面的操作是错误的：
    throw new String("exception");

    这是因为String不是Throwable 类的子类。

     如果抛出了检查异常，则还应该在方法头部声明方法可能抛出的异常类型。该方法的调用者也必须检查处理抛出的异常。

       如果所有方法都层层上抛获取的异常，最终JVM会进行处理，处理也很简单，就是打印异常消息和堆栈信息。如果抛出的是Error或RuntimeException，则该方法的调用者可选择处理该异常。

三．异常处理的技巧

程序中异常的出现，通过异常堆栈信息，我们可以明确一下几个问题

• 什么出了错?
• 在哪出的错?
• 为什么出错?

异常类型回答了“什么”被抛出，异常堆栈跟踪回答了“在哪“抛出，异常信息回答了“为什么“会抛出

一个异常的错误信息堆栈，表明了异常的类型（数据库连接异常），异常的错误信息（端口不允许连接），异常的线程，异常发生的位置，具体到每个调用块的行数。

 

 

Java提供了大量异常子类，如需更加具体，你也可以定义自己的异常类。通过大量的具体的异常子类，Java让明确捕获异常变得容易,因为我们可以对同一try块定义多个catch块，从而对每种异常分别进行恰当的处理。