JAVA【异常二】异常处理机制

Java中异常提供了一种识别及响应错误情况的一致性机制，有效地异常处理能使程序更加健壮、易于调试。异常之所以是一种强大的调试手段，在于其回答了以下三个问题：

• 什么出了错?
• 在哪出的错?
• 为什么出错?

在有效使用异常的情况下，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。

 

在Java 应用程序中，异常处理机制为：抛出异常，捕捉异常。

抛出异常：当一个方法出现错误引发异常时，方法创建异常对象并交付运行时系统，异常对象中包含了异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息。运行时系统负责寻找处置异常的代码并执行。

捕获异常：在方法抛出异常之后，运行时系统将转为寻找合适的异常处理器（exception handler）。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时，即为合适的异常处理器。运行时系统从发生异常的方法开始，依次回查调用栈中的方法，直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适 的异常处理器，则运行时系统终止。同时，意味着Java程序的终止。

 

对于运行时异常、错误或可查异常，Java技术所要求的异常处理方式有所不同。

由于运行时异常的不可查性，为了更合理、更容易地实现应用程序，Java规定，运行时异常将由Java运行时系统自动抛出，允许应用程序忽略运行时异常。

 对于方法运行中可能出现的Error，当运行方法不欲捕捉时，Java允许该方法不做任何抛出声明。因为，大多数Error异常属于永远不能被允许发生的状况，也属于合理的应用程序不该捕捉的异常。

 对于所有的可查异常，Java规定：一个方法必须捕捉，或者声明抛出方法之外。也就是说，当一个方法选择不捕捉可查异常时，它必须声明将抛出异常。

 能够捕捉异常的方法，需要提供相符类型的异常处理器。所捕捉的异常，可能是由于自身语句所引发并抛出的异常，也可能是由某个调用的方法或者Java运行时系统抛出的异常。也就是说，一个方法所能捕捉的异常，一定是Java代码在某处所抛出的异常。简单地说，异常总是先被抛出，后被捕捉的。

 Java异常的捕获和处理是一个不容易把握的事情，如果处理不当，不但会让程序代码的可读性大大降低， 而且导致系统性能低下，甚至引发一些难以发现的错误。 

 

 Java异常处理涉及到五个关键字，分别是：try、catch、finally、throw、throws。下面将骤一介绍， 通过认识这五个关键字，掌握基本异常处理知识。 

   

1、捕获异常：try、catch和 finally

 在Java中，异常通过try-catch语句捕获。其一般语法形式为：

1. 1.  try {    
2. 2.      // 被检测的代码  
3. 3.       //可能出现的代码  
4. 4.  } catch (异常类名 变量){    
5. 5.      // 异常的 处理方式   
6. 6.  }   

  关键词try后的一对大括号将一块可能发生异常的代码包起来，称为监控区域。Java方法在运行过程中出现异常，则创建异常对象。将异常抛出监控区域之外，由Java运行时系统试图寻找匹配的catch子句以捕获异常。若有匹配的catch子句，则运行其异常处理代码，try-catch语句结束。

 匹配的原则是：如果抛出的异常对象属于catch子句的异常类，或者属于该异常类的子类，则认为生成的异常对象与catch块捕获的异常类型相匹配。

捕捉运行时系统自动抛出“除数为0”引发的ArithmeticException异常：

1. public class ExceptionDemo1 {  
2.     public static void main(String[] args) {    
3.         int a = 10;    
4.         int b = 0;    
5.         try {       
6.           int c=a/b;  
7.         }    
8.         catch (ArithmeticException e) {   
9.            System.out.println("算术异常，除数为0");  
10.         }    
11.     }    
12. }  

运行结果：算术异常，除数为0

2、      try-catch-finally

 try-catch语句还可以包括第三部分，就是finally子句。它表示无论是否出现异常，都应当执行的内容。try-catch-finally语句的一般语法形式为：

1. 1.  try {    
2. 2.      // 被检测的代码  
3. 3.       //可能出现的代码  
4. 4.  } catch (异常类名 变量){    
5. 5.      // 异常的 处理方式   
6. 6.  }  finally{  
7. 7.  必须要执行的代码  
8. 8.  } 

try 块：用于捕获异常。其后可接零个或多个catch块，如果没有catch块，则必须跟一个finally块。
catch 块：用于处理try捕获到的异常。
finally 块：无论是否捕获或处理异常，finally块里的语句都会被执行。当在try块或catch块中遇到return语句时，finally语句块将在方法返回之前被执行。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。

捕捉数组下标越界异常：

1. 9.  public class ExceptionDemo2 {  
2. 10.   
3. 11.     public static void main(String args[]) {    
4. 12.              
5. 13.             int[] a = new int[3];  
6. 14.               
7. 15.                 try {    
8. 16.                     a[3] = 10;  
9. 17.                 } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {    
10. 18.                     System.out.println("数组下标越界异常");    
11. 19.                 } finally {    
12. 20.                     System.out.println("最终始终要执行");    
13. 21.                 }  
14. 22.          }  
15. 23. }  

运行结果：数组下标越界异常

                最终始终要执行

3. try-catch-finally 规则(异常处理语句的语法规则）：

1)  必须在try之后添加 catch 或 finally 块。try 块后可同时接 catch 和finally 块，但至少有一个块。
2) 必须遵循块顺序：若代码同时使用 catch 和finally 块，则必须将 catch 块放在 try 块之后。
3) catch 块与相应的异常类的类型相关。
4) 一个 try 块可能有多个 catch 块。若如此，则执行第一个匹配块。即Java虚拟机会把实际抛出的异常对象依次和各个catch代码块声明的异常类型匹配，如果异常对象为某个异常类型或其子类的实例，就执行这个catch代码块，不会再执行其他的 catch代码块
5) 可嵌套 try-catch-finally 结构。
6) 在 try-catch-finally 结构中，可重新抛出异常。
7) 除了下列情况，总将执行 finally 做为结束：JVM 过早终止（调用 System.exit(int)）；在 finally 块中抛出一个未处理的异常；计算机断电、失火、或遭遇病毒攻击。

4. try、catch、finally语句块的执行顺序:

1)当try没有捕获到异常时：try语句块中的语句逐一被执行，程序将跳过catch语句块，执行finally语句块和其后的语句；

2)当try捕获到异常，catch语句块里没有处理此异常的情况：当try语句块里的某条语句出现异常时，而没有处理此异常的catch语句块时，此异常将会抛给JVM处理，finally语句块里的语句还是会被执行，但finally语句块后的语句不会被执行；

3)当try捕获到异常，catch语句块里有处理此异常的情况：在try语句块中是按照顺序来执行的，当执行到某一条语句出现异常时，程序将跳到catch语句块，并与catch语句块逐一匹配，找到与之对应的处理程序，其他的catch语句块将不会被执行，而try语句块中，出现异常之后的语句也不会被执行，catch语句块执行完后，执行finally语句块里的语句，最后执行finally语句块后的语句；

 图示try、catch、finally语句块的执行顺序：

二、 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。

1、抛出异常throw

Throw在方法内部，用来抛出一个Throwable类型的异常。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。

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。

抛出数组下标越界异常：

1. public class ExceptionDemo3 {  
2.     public static void main(String args[]) {    
3.              
4.         int[] a = new int[3];  
5.           
6.             try {    
7.                 a[3] = 10;  
8.             } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {    
9.                 throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("数组 下标越界异常了");  
10.             }   
11.      }  
12. }

运行结果：Exception in thread "main"java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常了

    atExceptionDemo3.main(ExceptionDemo3.java:11)

 

throw只是抛出异常暂时不做处理，但是总有一个地方要处理异常。

2、throws  对异常的说明

 如果一个方法可能会出现异常，但没有能力处理这种异常，可以在方法声明处用throws子句来声明抛出异常。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，但不推荐直接使用Exception

当方法抛出异常列表的异常时，方法将不对这些类型及其子类类型的异常作处理，而抛向调用该方法的方法，由他去处理。如果调用者不想处理该异常，可以继续向上抛出，但最终要有能够处理该异常的调用者。

  Throws抛出异常的规则：

   1) 如果是不可查异常（unchecked exception），即Error、RuntimeException或它们的子类，那么可以不使用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）必须声明方法可抛出的任何可查异常（checked exception）。即如果一个方法可能出现受可查异常，要么用try-catch语句捕获，要么用throws子句声明将它抛出，否则会导致编译错误

   3)仅当抛出了异常，该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候，应该继续抛出，而不是囫囵吞枣。

    4）调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法，则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。

三、自定义异常

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，用户还可以自定义异常。用户自定义异常类，只需继承Exception类即可。
    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语句捕获并处理；否则在方法的声明处通过throws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）在出现异常方法的调用者中捕获并处理异常。

自定义的异常：

1. public class FuShuException extends Exception {  
2.   
3.     public FuShuException() {  
4.         super();      
5.     }  
6.   
7.     public FuShuException(String message) {  
8.         super(message);  
9.     }  
10. }  

1. public class ExceptionDemo {  
2.     public static void main(String[] args) {  
3.       
4.          int avg;  
5.         try {  
6.             avg = getAvg(50,60,-70,80);  
7.         } catch (FuShuException e) {  
8.             e.printStackTrace();  
9.         }  
10.           
11.     }  
12.     //计算成绩平均数  
13.     private static int getAvg(int...source)throws FuShuException {  
14.         int sum=0;  
15.         for (int i : source) {  
16.             if (i<0) {  
17.                 throw new FuShuException("成绩错误:"+i);  
18.             }  
19.             sum=sum+i;  
20.         }  
21.         return sum/source.length;  
22.     }  
23. } 

运行结果：

    FuShuException:成绩错误:-70

    atExceptionDemo.getAvg(ExceptionDemo.java:19)

    atExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:8)