JavaSE基础——异常机制

Posted 2023-02-24 ╭⌒若隐_RowYet——大数据

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JavaSE基础——异常机制相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1. 异常的概念

曾有人说过：“一个程序项目内30%的代码就能实现功能，剩下70%的代码都在检查异常、增加约束……”，为何会如此呢？

程序员写的某个功能模块，用户未必会按照你的意愿操作，人的不靠谱性往往导致墨菲定律的发生，如你写一个四则运算，但是用户就是输入一个除数等于0；
系统资源的一些缺陷，导致程序员的代码功能无法正常运行，如你去读取一个文件，但是该文件未必存在，或者是空文件，但是你的程序又要求文件不能为空；或者你运行代码时但是系统的磁盘、内存、CPU饱和了，等等……

针对这些影响程序正常运行的意外，我们称之为异常(Exception);

2. 小试牛刀——第一个异常

package cn.rowyet.J0004Exception;

public class C0001FirstExcept 
    private String str;

    public static void main(String[] args) throws Exception 
    

        int a=0;
        int b=1;
        System.out.println(b/a);

以上代码就是最好理解的一个异常，俺上小学老师就教导我们，除数不能为0，不然除不尽，因此在Java代码中，如果出现除数为0的代码，就会出现图2.1的异常，那么异常该怎么解决呢？且听后文分晓。

图2.1 第一个异常

3. 异常的分类

图3.1 异常的分类

如图3.1，本着面向对象的思想，Java对异常进行了分类，所有的异常根类为java.lang.Throwable,java.lang.Throwable派生出两个子类Error和Exception,而Exception又派生出CheckedException和RuntimeException,是不是只有这些异常呢？当然不是，根据继承的特性，原则上后续还有无限的子子孙孙异常类，这里是列举不完，博主就展开讲讲这几个最基本的，后续的一场子类你们也就能举一反三了。

3.1 Error

Error(错误)：是指程序无法处理的严重问题，可能写Java遇到最多的一个问题就是OutOfMemoryError,即JVM虚拟机所需的内存不足时报错，一般会导致JVM无法继续工作而终止，解决方法就是JVM可用内存调小点，或者加大JVM的所需内存，图3.2是Error的API；

注意：Error一般和你的程序关系不大，属于JVM内的错误，但是也不是完全没关系哈，程序写的过烂，也可能导致资源滥用而出现Error；

图3.2 错误的API文档预览

3.2 Exception

Exception（异常）是程序员能够处理的意外，Exception类是所有异常类的父类，派生出来的RuntimeException（运行时异常）和CheckedException（已检查异常，也叫编译时异常）,也就是说通常Java的异常有分为运行时异常和编译型异常；

3.2.1 RuntimeException

RuntimeException（运行时异常）,顾名思义就是派生于RuntimeException类的异常类型，如空指针异常(NullPointerException)、数组下标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)、类型转换异常(ClassCastException)、算术异常(ArithmeticException)等。如果显式的声明或捕获将会对程序可读性和运行效率影响很大。因此由系统自动检测并将它们交给缺省的异常处理程序(用户可不必对其处理)。
这类异常通常是由编程错误导致的，所以在编写程序时，并不要求必须使用异常处理机制来处理这类异常,经常需要通过增加“逻辑处理来避免这些异常”,接下来代码实战一番；

ArithmeticException（运算条件异常）

代码举例：


public class C0001FirstExcept 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        int a=0;
        int b=1;
        System.out.println(b/a);  //运算条件异常，除数为0触发异常

运行结果：

图3.3 运算条件异常

解决方法：

public class C0001FirstExcept 
    public static void main(String[] args) throws Exception 

        int a=0;
        int b=1;
        if (a!=0)   //加逻辑条件，避免异常
            System.out.println(b/a);

NullPointerException（空指针异常）
代码举例：


public class C0001FirstExcept 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        String str=null;
        System.out.println(str.charAt(2)); //空指针

运行结果：

图3.4 空指针异常

解决方法：

public class C0001FirstExcept 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        String str=null;
        if (str!=null)    //加逻辑判断
            System.out.println(str.charAt(2));

ClassCastException （类型转换异常）
代码举例：


public class C0001FirstExcept 
    public static void main(String[] args) throws Exception 

        Animals dog=new Dog();
        Cat cat=(Cat) dog;  //类型转换

    


class Animals




class Dog extends  Animals




class Cat extends Animals

运行结果：

图3.5 类型转换异常

解决方法：


public class C0001FirstExcept 
    public static void main(String[] args) throws Exception 

        Animals dog=new Dog();
        Cat cat=(Cat) dog;  //类型转换
        if (dog instanceof Cat)   //加逻辑判别
            Cat cat=(Cat) dog;
        
    


class Animals




class Dog extends  Animals




class Cat extends Animals

ArrayIndexOutOfBoundsException（数组跨界异常）

代码举例：


public class C0001FirstExcept 

    public static void main(String[] args) throws Exception 
        int[] intA=new int[5];
        System.out.println(intA[5]);

运行结果：

图3.6 数据下标越界异常

解决方法：

public class C0001FirstExcept 
    private String str;

    public static void main(String[] args) throws Exception 

        int[] intA=new int[5];
        a=5;
        if (a<intA.length) 
            System.out.println(intA[a]);

NumberFormatException（数据格式异常）
代码举例：

public class C0001FirstExcept 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        String str2="123456hij";
        System.out.println(Integer.parseInt(str2));

运行结果：

图3.7 数据格式异常

解决方法：

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class C0001FirstExcept 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        String str2="123456hij";
        Pattern p=Pattern.compile("^\\\\d+$");  //正则表达式，以数字开头和结尾
        Matcher m=p.matcher(str2);  //字符串满足正则才可以
        if (m.matches()) 
            System.out.println(Integer.parseInt(str2));

3.2.2 CheckedException

图 3.8 编译时异常

那些不属于RuntimeException的异常，统称为Checked Exception（编译型异常），如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常。这类异常在编译时就必须做出处理，否则无法通过编译,即如图3.8会出现红线提示异常；
一般怎么解决呢，就要用到接下的第四章的异常的处理；

4. 异常的处理

4.1 捕获异常try……catch……finally

package cn.rowyet.J0004Exception;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class C0003TryCatch 
    public static void main(String[] args) 
        FileReader reader=null;

        try 
            reader=new FileReader("src/test.txt");  //第一个异常文件可能不存在，对应第一个catch
            char read = (char)reader.read();  // 第二个异常，字符可能为空
            char read2 = (char)reader.read();
            System.out.println(read+read2);

         catch (FileNotFoundException e)   //第一个catch的异常类型要小于等于后续的catch异常
            e.printStackTrace();
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();
        
        finally   //finally一定会执行
            try 
               if(reader!=null)
               
                   reader.close();
               
             catch (IOException e) 
                e.printStackTrace();

以一个读文件的例子来列举下try-catch-finally的用法要点：

try语句指定了一段代码，该段代码就是异常捕获并处理的范围。在执行过程中，当任意一条语句产生异常时，就会跳过该条语句中后面的代码,所以不要每句都去try一遍;
try不能单独存在，必须跟着catch或者finally,注意是或哈,catch可以有多个,但是finally只能有一个；
多个catch捕捉出来的异常类,如果这些类型不同且存在继承关系，那么越是父级的类越要往下放，否则会报错，原理也很简单，因为如果你catch出来的最大父类放在了第一个，那么后续的catch出来的子类根本发挥不了作用；
finally大多数情况下都是会执行的，不管发没发生异常，除非在finally之前遇到System.exit(0)或程序被断电、网络等因素终止了；

4.2 声明异常throws

当CheckedException产生时，不一定立刻处理它，可以再把异常throws到上级，一直可以抛到JRE，有点类似甩锅，终究是JRE抗下了一切；
方法重写中声明异常原则：子类重写父类方法时，如果父类方法有声明异常，那么子类声明的异常范围不能超过父类声明的范围。

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;

public class C0002CheckedException 
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException 
        FileInputStream fileInputStream=new FileInputStream("");

5. 自定义异常

自定义异常的要点:

在程序中，可能会遇到JDK提供的任何标准异常类都无法充分描述清楚我们想要表达的问题，或者想要加一些特殊的异常描述，比如中文描述，这种情况下可以创建自己的异常类，即自定义异常类，在开源项目中一般会定义一套服务于该项目的自定义异常；
自定义异常类一般只需从Exception类或者它的子类派生一个子类即可。但是如果自定义异常类如果继承Exception类，则为受检查异常，必须对其进行处理;如果不想处理，可以让自定义异常类继承运行时异常RuntimeException类。
习惯上，自定义异常类应该包含2个构造器：一个是默认的构造器，另一个是带有详细信息的构造器。
不需要定义新类，也可以直接throw一个异常包含自定义的描述，只是写项目这样显得很乱不规范，少用；

案例代码：

package cn.rowyet.J0004Exception;

public class C0005SelfException 
    public static void main(String[] args) throws HeightExcept 
        Person person = new Person();
        person.setName("RowYet");
        person.setHeight(500.0);  //传一个超过3米的人引发异常
    



class HeightExcept extends Exception

    public HeightExcept();

    public HeightExcept(String message)
        super(message);
    


class Person

    private String name;
    private double height;

    public String getName() 
        return name;
    

    public double getHeight() 
        return height;
    

    public void setName(String name) 
        this.name = name;
    

    public void setHeight(double height) throws HeightExcept 
        if(height>300.0)   //判断身高，超过3米则异常
        
            throw new HeightExcept("人的身高不能超过3米");
        
        this.height = height;

运行结果：

图5.1 自定义新类的异常

当然也可以直接抛出某一个异常类但是自定义抛出的异常内容，但是你抛出的什么类型就要遵循该类型的使用规范，代码如下；

public class C0005SelfException 
    public static void main(String[] args) 

        int b=0;
        if(b!=0)
        
            System.out.println(1/b);
        
        else
        
            throw new ArithmeticException("除数不能为0");