7.异常处理

Posted 2022-12-27

一、异常概述与异常体系结构

在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得尽善尽美， 在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避 免的，比如：客户输入数据的格式，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等。

• 异常：在Java语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为“异常” 。 (开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常)
• Java程序在执行过程中所发生的异常事件可分为两类：

• Error：Java虚拟机无法解决的严重问题。如：JVM系统内部错误、资源 耗尽等严重情况。比如：StackOverflowError和==​​OOM​​==。一般不编写针对性 的代码进行处理。
• Exception：其他因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，可以使用针对想的代码进行处理。例如：

• 空指针访问
• 试图读取不存在的文件
• 网络连接中断
• 数组角标越界

• 一般有两种解决方法：一是遇到错误就终止程序 的运行。另一种方法是由程序员在编写程序时，就考虑到错误的 检测、错误消息的提示，以及错误的处理。
• 捕获错误最理想的是在编译期间，但有的错误只有在运行时才会发生。 比如：除数为0，数组下标越界等

• 分类：编译时异常和运行时异常

1.运行时异常

• 是指编译器不要求强制处置的异常。一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该积极避免其出现的异常。java.lang.RuntimeException类及他的子类都是运行时异常。
• 对于这类一场，可以不做处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。

2.编译时异常

• 是指编译器必须要求处置的异常。即程序在运行时由于外界因素造成的一般性异常。==编译器要求HJava程序必须捕获或声明所有编译时的异常。
• 对于这类异常，如果程序不处理，可能会带来意想不到的结果。

二、常见异常

• java.lang.RuntimeException

• ClasscastException
• ArrayIndexOutOfBoundsException
• NullPointerException
• ArithmeticException 算术运算异常 整数0做了分母
• NumberFormatException 数字格式化异常
• InputMismatchException 输入不匹配异常，即输入的值数据类型与设置的不匹配

• java.io.IOExeption

• FileNotFoundException
• EOFException

• java.lang.ClassNotFoundException
• java.lang.InterruptedException 一个线程处于等待，睡眠，或者占用，也就是说阻塞状态，而这时线程被中断就会抛出这类错误
• java.io.FileNotFoundException
• java.sql.SQLException

三、异常处理机制一： try-catch-finally

在编写程序时，经常要在可能出现错误的地方加上检测的代码， 如进行x/y运算时，要检测分母为0，数据为空，输入的不是数据 而是字符等。过多的if-else分支会导致程序的代码加长、臃肿， 可读性差。因此采用异常处理机制。

Java异常处理

Java采用的异常处理机制，是将异常处理的程序代码集中在一起， 与正常的程序代码分开，使得程序简洁、优雅，并易于维护。

Java异常处理的方式：

方式一：try-catch-finally

方式二：throws + 异常类型

• Java提供的是异常处理的抓抛模型。
• Java程序的执行过程中如出现异常，会生成一个异常类对象， 该异常对象将被提交给Java运行时系统，这个过程称为抛出 (throw)异常。
• 异常对象的生成

• 由虚拟机自动生成：程序运行过程中，虚拟机检测到程序发生了问题，如果在当 前代码中没有找到相应的处理程序，就会在后台自动创建一个对应异常类的实例 对象并抛出——自动抛出
• 由开发人员手动创建：Exception exception = new ClassCastException();——创 建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响，和创建一个普通对象一样

为保证程序正常执行，代码必须对可能出现的异常进行处理。

• 如果一个方法内抛出异常，该异常对象会被抛给调用者方法中处 理。如果异常没有在调用者方法中处理，它继续被抛给这个调用 方法的上层方法。这个过程将一直继续下去，直到异常被处理。 这一过程称为捕获(catch)异常。
• 如果一个异常回到main()方法，并且main()也不处理，则程序运行终止。
• 程序员通常只能处理Exception，而对Error无能为力。

异常处理是通过try-catch-finally语句实现的。

try
...... //可能产生异常的代码

catch( ExceptionName1 e )
...... //当产生ExceptionName1型异常时的处置措施

catch( ExceptionName2 e )
...... //当产生ExceptionName2型异常时的处置措施

[ finally
...... //无论是否发生异常，都无条件执行的语句
 ]

• try
  捕获异常的第一步是用try…语句块选定捕获异常的范围，将可能出现 异常的代码放在try语句块中。
• catch (Exceptiontype e)
  在catch语句块中是对异常对象进行处理的代码。每个try语句块可以伴随 一个或多个catch语句，用于处理可能产生的不同类型的异常对象。

如果明确知道产生的是何种异常，可以用该异常类作为catch的参数；也可以用其父类作为catch的参数。

比 如 ： 可 以 用 ArithmeticException 类 作 为 参 数 的 地 方 ， 就 可 以 用 RuntimeException类作为参数，或者用所有异常的父类Exception类作为参数。 但不能是与ArithmeticException类无关的异常，如NullPointerException（catch 中的语句将不会执行）。

• 捕获异常的有关信息：
  与其它对象一样，可以访问一个异常对象的成员变量或调用它的方法。

• getMessage() 获取异常信息，返回字符串
• printStackTrace() 获取异常类名和异常信息，以及异常出 现在程序中的位置。返回值void。

• finally

• 捕获异常的最后一步是通过finally语句为异常处理提供一个 统一的出口，使得在控制流转到程序的其它部分以前，能够 对程序的状态作统一的管理。
• 不论在try代码块中是否发生了异常事件，catch语句是否执 行，catch语句是否有异常，catch语句中是否有return， finally块中的语句都会被执行。
• finally语句和catch语句是任选的

不捕获异常时的情况

• 前面使用的异常都是RuntimeException类或是它的子类，这些类的异常的特点是：即使没有使用try和catch捕获，Java自己也能捕获，并且编译通过 ( 但运行时会发生异常使得程序运行终止 )。
• 如果抛出的异常是IOException等类型的非运行时异常，则必须捕获，否则 编译错误。也就是说，我们必须处理编译时异常，将异常进行捕捉，转化为运行时异常

四、异常处理机制二： throws

1.声明抛出异常

• 声明抛出异常是Java中处理异常的第二种方式

• 如果一个方法(中的语句执行时)可能生成某种异常，但是并不能确定如何处理这 种异常，则此方法应显示地声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理， 而由该方法的调用者负责处理。
• 在方法声明中用throws语句可以声明抛出异常的列表，throws后面的异常类型可 以是方法中产生的异常类型，也可以是它的父类。

• 声明抛出异常举例：

public void readFile(String file) throws FileNotFoundException 
……
// 读文件的操作可能产生FileNotFoundException类型的异常
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
..……

2.重写方法声明抛出异常的原则

• 重写方法不能抛出比被重写方法范围更大的异常类型。在多态的情况下， 对methodA()方法的调用-异常的捕获按父类声明的异常处理。

public class A 
public void methodA() throws IOException 
……
 
public class B1 extends A 
public void methodA() throws FileNotFoundException 
……
 
public class B2 extends A 
public void methodA() throws Exception  //报错
……
 

五、手动抛出异常

• Java异常类对象除在程序执行过程中出现异常时由系统自动生成并 抛出，也可根据需要使用人工创建并抛出。

• 首先要生成异常类对象，然后通过throw语句实现抛出操作（提交给Java运 行环境）。

IOException e = new IOException();
throw e;

• 可以抛出的异常必须是Throwable或其子类的实例。下面的语句在编译时将 会产生语法错误：

throw new String("want to throw");

六、用户自定义异常类

• 一般地，用户自定义异常类都是RuntimeException的子类。
• 自定义异常类通常需要编写几个重载的构造器。
• 自定义异常需要提供serial VersionUID
• 自定义异常通过throw抛出
• 自定义异常最重要的是异常类的名字，当异常出现时，可以根据名字判断异常类型。

用户自定义异常类MyException，用于描述数据取值范围错误信息。用户 自己的异常类必须继承现有的异常类。

public class MyException extends Exception 
    static final long serialVersionUID = 1l;

    private int idnumber;

    public MyException(String message, int id) 
        super(message);
        this.idnumber = id;
    

    public int getId() 
        return idnumber;
    

public class MyExpTest 
    public void regist(int num) throws MyException 
        if (num < 0) 
            throw new MyException("人数为负值，不合理",3);
        else 
            System.out.println("登记人数"+num);
        
    

    public void manager()
        try 
            regist(-1);
         catch (MyException e) 
            e.printStackTrace();
            System.out.println("登记失败，出错种类"+e.getId());
        
    

    public static void main(String[] args) 
        MyExpTest myExpTest = new MyExpTest();
        myExpTest.manager();
    

[INFO] --- exec-maven-plugin:3.1.0:exec (default-cli) @ jjwt-demo ---
com.mink.jjwtdemo.mytest.exception.MyException: 人数为负值，不合理
at com.mink.jjwtdemo.mytest.exception.MyExpTest.regist(MyExpTest.java:10)
at com.mink.jjwtdemo.mytest.exception.MyExpTest.manager(MyExpTest.java:18)
at com.mink.jjwtdemo.mytest.exception.MyExpTest.main(MyExpTest.java:27)
登记失败，出错种类3

public class ReturnExceptionDemo 
    static void methodA()
        try 
            System.out.println("进入方法A");
            throw new RuntimeException("制造异常");
         finally 
            System.out.println("用A方法的finally");
        
    

    static void methodB()
        try 
            System.out.println("进入方法B");
            return;
        finally 
            System.out.println("用B方法的finally");
        
    

    public static void main(String[] args) 
        try 
            methodA();
         catch (Exception e) 
            e.printStackTrace();
        
        methodB();
    

[INFO] --- exec-maven-plugin:3.1.0:exec (default-cli) @ jjwt-demo ---
进入方法A
用A方法的finally
进入方法B
用B方法的finally
java.lang.RuntimeException: 制造异常
at com.mink.jjwtdemo.mytest.exception.ReturnExceptionDemo.methodA(ReturnExceptionDemo.java:11)
at com.mink.jjwtdemo.mytest.exception.ReturnExceptionDemo.main(ReturnExceptionDemo.java:28)

package com.mink.jjwtdemo.mytest.exception.test;

import sun.applet.Main;

/**
 * @author Mink
 * @date 2022/10/21 10:59
 * 编写应用程序EcmDef.java，接收命令行的两个参数，要求不能输入负数，计算两数相除。
 *               对 数 据 类 型 不 一 致 (NumberFormatException) 、
 *                缺 少 命 令 行 参 数(ArrayIndexOutOfBoundsException)、
 *               除0(ArithmeticException)
 *               及输入负数(EcDef 自定义的异常)进行异常处理。
 *     提示：
 *  (1)在主类(EcmDef)中定义异常方法(ecm)完成两数相除功能。
 *  (2)在main()方法中使用异常处理语句进行异常处理。
 *  (3)在程序中，自定义对应输入负数的异常类(EcDef)。
 *  (4)运行时接受参数 java EcmDef 20 10 //args[0]=“20” args[1]=“10”
 *  (5)Interger类的static方法parseInt(String s)将s转换成对应的int值。
 *  如：int a=Interger.parseInt(“314”); //a=314;
 */
public class EcmDef extends Throwable 


    public static int ecm(int a, int b) throws EcDef
        if (a < 0 || b < 0)
            throw new EcDef("分子或者分母为负数");
        
        return a/b;

    

    public static void main(String[] args) 
        try 
            int i = Integer.parseInt(args[0]);
            int j = Integer.parseInt(args[1]);

            int result = ecm(i,j);
        catch (NumberFormatException e)
            e.printStackTrace();
            System.out.println("数据类型不一致");
         catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e)
            System.out.println("下标越界,命令行缺少参数");
         catch (ArithmeticException e)
            System.out.println("除 0");
         catch (EcDef e)
            System.out.println("自定义异常");
            System.out.println(e.getMessage());
        
    


class EcDef extends Exception
    static final long serialVersionUID = -12313131l;
    public EcDef(String message) 
        super(message);
    
    public EcDef ()