[JAVA · 初级]：15.异常处理机制

定义

Java 异常是Java提供的用于处理程序中错误的一种机制。

JAVA是采用面向对象的方式来处理异常的。处理过程：

抛出异常：在执行一个方法时，如果发生异常，则这个方法生成代表该异常的一个对象，停止当前执行路径，并把异常对象提交给JRE。

捕获异常：JRE得到该异常后，寻找相应的代码来处理该异常。JRE在方法的调用栈中查找，从生成异常的方法开始回溯，直到找到相应的异常处理代码为止。

分类

JDK 中定义了很多异常类，这些类对应了各种各样可能出现的异常事件，所有异常对象都是派生于Throwable类的一个实例。如果内置的异常类不能够满足需要，还可以创建自己的异常类。

在 Java 中，所有的异常都有一个共同的祖先 Throwable（可抛出）。Throwable 指定代码中可用异常传播机制通过 Java 应用程序传输的任何问题的共性。

      Throwable：有两个重要的子类：Exception（异常）和 Error（错误），二者都是Java 异常处理的重要子类，各自都包含大量子类。

      Error（错误）：是程序无法处理的错误，表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关，而表示代码运行时 JVM（Java 虚拟机）出现的问题。例如，Java虚拟机运行错误（Virtual MachineError），当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时，将出现 OutOfMemoryError。这些异常发生时，Java虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。

这些错误表示故障发生于虚拟机自身、或者发生在虚拟机试图执行应用时，如Java虚拟机运行错误（Virtual MachineError）、类定义错误（NoClassDefFoundError）等。这些错误是不可查的，因为它们在应用程序的控制和处理能力之外，而且绝大多数是程序运行时不允许出现的状况。对于设计合理的应用程序来说，即使确实发生了错误，本质上也不应该试图去处理它所引起的异常状况。在 Java中，错误通过Error的子类描述。

      Exception（异常）:是程序本身可以处理的异常。

      Exception 类有一个重要的子类 RuntimeException。RuntimeException 类及其子类表示“JVM 常用操作”引发的错误。例如，若试图使用空值对象引用、除数为零或数组越界，则分别引发运行时异常（NullPointerException、ArithmeticException）和 ArrayIndexOutOfBoundException。

   注意：异常和错误的区别：异常能被程序本身可以处理，错误是无法处理。

   通常，Java的异常(包括Exception和Error)分为可查的异常（checkedexceptions）和不可查的异常（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，很容易出现的、情理可容的异常状况。可查异常虽然是异常状况，但在一定程度上它的发生是可以预计的，而且一旦发生这种异常状况，就必须采取某种方式进行处理。

     除了RuntimeException及其子类以外，其他的Exception类及其子类都属于可查异常。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）。

    Exception 这种异常分两大类运行时异常和非运行时异常(编译异常)。程序中应当尽可能去处理这些异常。

      运行时异常：都是RuntimeException类及其子类异常，如NullPointerException(空指针异常)、IndexOutOfBoundsException(下标越界异常)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。

     运行时异常的特点是Java编译器不会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，即使没有用try-catch语句捕获它，也没有用throws子句声明抛出它，也会编译通过。

      非运行时异常 （编译异常）：是RuntimeException以外的异常，类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常，一般情况下不自定义检查异常。

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。

异常链

     1) 如果调用quotient(3,-1)，将发生MyException异常，程序调转到catch (MyException e)代码块中执行；

     2) 如果调用quotient(5,0)，将会因“除数为0”错误引发ArithmeticException异常，属于运行时异常类，由Java运行时系统自动抛出。quotient（）方法没有捕捉ArithmeticException异常，Java运行时系统将沿方法调用栈查到main方法，将抛出的异常上传至quotient（）方法的调用者：

        int result = quotient(a, b); // 调用方法quotient()

       由于该语句在try监控区域内，因此传回的“除数为0”的ArithmeticException异常由Java运行时系统抛出，并匹配catch子句：

<span style="font-size:18px;">catch (ArithmeticException e) { // 处理ArithmeticException异常System.out.println("除数不能为0");// 输出提示信息}</span>

      处理结果是输出“除数不能为0”。Java这种向上传递异常信息的处理机制，形成异常链。

      Java方法抛出的可查异常将依据调用栈、沿着方法调用的层次结构一直传递到具备处理能力的调用方法，最高层次到main方法为止。如果异常传递到main方法，而main不具备处理能力，也没有通过throws声明抛出该异常，将可能出现编译错误。

     3)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)代码块放在其他两个代码块的前面，后面的代码块将永远得不到执行，就没有什么意义了，所以catch语句的顺序不可掉换。

处理机制

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运行时系统等抛出的异常。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。

        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。

       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。

方法：

a) String toString();  用来获取异常对象的名称和原因。

b) String getMessage(); 用来只获取异常对象的原因。

c) void printStackTrace(); 用来打印异常对象的全部信息（名称，原因，位置）。

业务思想

无异常，不程序。相信每个人的程序中都会存在不同的异常，也使得我们的程序会在一段时间内不断的调bug。我并不认为有异常是什么坏事，反而可以促进我们对业务的理解。

享受异常带来的思考，我们会进步的很快呢！