#yyds干货盘点#阿里二面面试题：请你说一下对受检异常和非受检异常的理解？

Posted 2021-11-21 跟着Mic学架构

面试考察点

考察目的： 异常的设计，在程序开发中时非常重要的。好的异常设计能够合理清晰的反馈程序的问题，提供排查思路。同时，还能够很好的处理资源回收问题。所以作为有经验的程序员，必须要了解异常，以及异常的差异和特性。

考察人群： 工作3年以上，3年左右一般都会参与项目中部分核心代码的编写。

背景知识分享

在Java中，所有的异常都继承自java.lang.Throwable，Throwable有两个直接子类，Error和Exception，如图所示。

Throwable 类是 Java 语言中所有错误(errors)和异常(exceptions)的父类。只有继承于Throwable类或者其子类的异常才能够被抛出.

下面分别解释一下这些异常以及特性。

Error错误

Error通常是程序无法处理的错误，这些错误大多数与代码编写者执行的操作无关，并且它们是无法被捕获的，因为它们在应用程序的控制和处理能力之外，比如。

1. OutOfMemoryError, 内存溢出，比较常见的错误，是值内存空间不足以再提供新对象的分配。
2. StackOverflowError，栈溢出。

以下是模拟程序中出现Error问题的例子。

• 编写一段使用内存存储的程序

  public class ErrorException {
  
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        /*循环创建对象，消耗堆内存*/
        for (int i= 0;i < 100000;i++){
            list.add(new String("Hello World"));
        }
    }
  }

• 为了演示OOM错误，需要调整堆内存空间大小，添加VM option。

  把堆内存空间设置为1兆，这个内存空间非常小，所以很容易出现OOM错误。

  -Xmx1m

• 执行上面这段程序，错误信息如下.

  错误信息中描述的是ArrayList在扩容时，发现堆内存空间不足，所以抛出OOM错误。

  Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)
  at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)
  at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:267)
  at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:241)
  at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:233)
  at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:464)
  at org.example.cl02.ErrorException.main(ErrorException.java:12)

在JVM中，除了程序计数器外，其他区域：方法区(Method Area)、虚拟机栈(VM Stack)、本地方法栈(Native Method Stack) 和 堆(Heap) 都是可能发生OutOfMemoryError错误。

• 虚拟机栈：如果线程请求的栈深度大于虚拟机栈所允许的深度，将会出现StackOverflowError异常；如果虚拟机动态扩展无法申请到足够的内存，将出现OutOfMemoryError。
• 本地方法栈和虚拟机栈一样。
• 堆：Java 堆可以处于物理上不连续，逻辑上连续，就像我们的磁盘空间一样，如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆无法扩展时，将会抛出 OutOfMemoryError。
• 方法区：方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

出现Error类型的错误，

Exception

Exception 位于 java.lang 包下，它是一种顶级接口，继承于 Throwable 类，Exception 类及其子类都是 Throwable 的组成条件。

Exception是运行时的错误，它通常是程序运行时出现的可以预料的异常，基本上都需要Catch，然后再进行相关处理。

从前面的类关系图中可以看到，Exception有两类异常的实现。

1. RuntimeException，又称为非受检异常，这类异常不强制使用Catch捕获，我们可以根据实际场景来判断是否要Catch。
2. CheckedException，又称为受检异常，这类异常必须显示地通过Catch捕获。

受检异常和非受检异常

在Java规范中，对非受查异常和受查异常的定义是这样的：

也就是说，除了 RuntimeException 和其子类，以及error和其子类，其它的所有异常都是 checkedException。

受检异常的实例

受检异常，是值需要显示通过Catch捕获的异常，在Java中，除了RuntimeException以外的异常，都属于受检异常（checkedException).

我们以NoSuchMethodException为例，如图所示，可以明显看到，该异常在没有捕获的情况下，会显示提示语法错误，有两个解决办法

1. Add exception to method signature，表示把这个异常再往上抛。
2. Surround with try/catch，表示使用try/catch捕获。


其他常见的受检异常：

1. NoSuchFieldException，表示该类没有指定名称抛出来的异常。
2. IllegalAccessException，不允许访问某个类的异常。
3. ClassNotFoundException，类没有找到抛出异常。
4. IOException,IO异常。
5. NumberFormatException，数值类型的格式错误

受检异常，之所以强制让开发者进行捕获，是因为调用者接收到该异常时，可以清晰的知道哪个地方出问题了，那么调用者可以根据上下文来决定在异常时做何种处理。

比如IOException，出现该异常时，我们可以在Catch中对流资源进行释放。

非受检异常实例

非受检异常，是指不需要调用者显示捕获的异常，RuntimeException以及其派生类都属于非受检异常。

同样的代码，我们抛出RuntimeException时，并没有任何语法上的错误提示。

public class ErrorException {

    public static void main(String[] args) {
        throw new RuntimeException("Occur Exception");
    }
}

常见的非受检异常有

1. ArrayIndexOutOfBoundsException，数组越界异常
2. NullPointerException，空指针异常
3. IllegalArgumentException，非法参数异常
4. NegativeArraySizeException，数组长度为负异常
5. IllegalStateException，非法状态异常
6. ClassCastException，类型转换异常

Java异常的最佳实践

1. 当被调用的某个方法服务执行其本身的功能含义是，可以使用受检异常。
2. 理想情况下，绝对不应将受检异常用于编程错误，在这种情况下，绝对不能把资源错误用于程序流控制。
3. 尽量不要只捕获java.lang.Exception这种太过于泛的异常类型，应该要捕获到具体的错误类型。比如InterruptedException，原因有两个
   1. 在多人协作开发时，别人可以通过这些代码很清晰的理解我们的程序。并且告诉别人更多的信息。
   2. 我们必须要保证程序不会捕捉到不再我们预期范围内的异常，比如RuntimeException，我们希望这类异常是要往外抛，而不是在内部被捕获。

4. 不要把异常吞掉，因为一旦程序出现问题，没有异常信息很难定位。

5. 如果希望调用者能够从异常中进行合理恢复，需要设置为受检异常类型，如果调用者无法采用任何措施使得程序无法重异常中恢复，需要把该异常设置为非受检异常。

扩展：一道经典的面试题

1. NoClassDefFoundError，表示这个类在编译时期存在，但是在运行时不能找到合适的类导致的错误。例如在运行时我们想调用某个类的方法或者访问这个类的静态成员的时候，发现这个类不可用，此时Java虚拟机就会抛出NoClassDefFoundError错误。

   可能出现的错误情况如下：

   1. 对应的Class在java的classpath中不可用
   2. 你可能用jar命令运行你的程序，但类并没有在jar文件的manifest文件中的classpath属性中定义
   3. 可能程序的启动脚本覆盖了原来的classpath环境变量
   4. 因为NoClassDefFoundError是java.lang.LinkageError的一个子类，所以可能由于程序依赖的原生的类库不可用而导致
   5. 检查日志文件中是否有java.lang.ExceptionInInitializerError这样的错误，NoClassDefFoundError有可能是由于静态初始化失败导致的
   6. 如果你工作在J2EE的环境，有多个不同的类加载器，也可能导致NoClassDefFoundError

2. ClassNotFoundException，它是程序运行期间的异常，比如当我们尝试在运行时使用反射加载类时，ClassNotFoundException 就会出现。

   @CallerSensitive
   public static Class<?> forName(String className)
    throws ClassNotFoundException {
    Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
    return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
   }

总的来说，ClassNotFoundException 和 NoClassDefFoundError 都是由 CLASSPATH 中缺少类引起的，通常是由于缺少 JAR 文件而引起的，但是如果 JVM 认为应用运行时找不到相应的引用，就会抛出 NoClassDefFoundError 错误；当你在代码中显示的加载类比如 Class.forName() 调用时却没有找到相应的类，就会抛出 java.lang.ClassNotFoundException。

问题解答

回答： 受检异常和非受检异常，都是派生自Throwable这个类。他们的区别是

受检异常： 是指需要调用者显示通过try-catch捕获的异常

非受检异常： 是指不需要调用者显示捕获的异常。

之所以要定义受检异常和非受检异常，是因为在程序中，存在一些需要用户在编译期间就去检查的问题，比如FileNotFoundException、IOException，这些异常涉及资源处理，调用者需要捕获，其实它可以提醒开发者，如果被调用的方法出现这类异常时，程序应该做好预判并处理，比如IOExcetion，我们需要对流进行关闭操作。

而非受检发生在运行期间，是程序运行过程中可能发生的错误类型，比如NullpointExcetpion，这些异常我们可以捕获，也可以不捕获。但是捕获这些异常只能打印一些日志，除此之外什么都做不了

总结和思考

关于异常模型的设计，有一篇非常好的文章。

http://joeduffyblog.com/2016/02/07/the-error-model/

大家有空可以去了解一下。