异常处理（上）

Posted 2022-11-13 老程序员老关

《Java从小白到大牛》纸质版已经上架了！！！

很多事件并非总是按照人们自己设计意愿顺利发展的，而是有能够出现这样那样的异常情况。例如：你计划周末郊游，你的计划会安排满满的，你计划可能是这样的：从家里出发→到达目的→游泳→烧烤→回家。但天有不测风云，当前你准备烧烤时候天降大雨，你只能终止郊游提前回家。“天降大雨”是一种异常情况，你的计划应该考虑到这样情况，并且应该有处理这种异常的预案。

为增强程序的健壮性，计算机程序的编写也需要考虑处理这些异常情况，Java语言提供了异常处理功能，本章介绍Java异常处理机制。

从一个问题开始

为了学习Java异常处理机制，首先看看下面程序。

//HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

public class HelloWorld 

public static void main(String[] args) 

int a = 0;

System.out.println(5 / a);

这个程序没有编译错误，但会发生如下的运行时错误：

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

at com.a51work6.HelloWorld.main(HelloWorld.java:9)

在数学上除数不能为0，所以程序运行时表达式（5 / a）会抛出ArithmeticException异常，ArithmeticException是数学计算异常，凡是发生数学计算错误都会抛出该异常。

程序运行过程中难免会发生异常，发生异常并不可怕，程序员应该考虑到有可能发生这些异常，编程时应该捕获并进行处理异常，不能让程序发生终止，这就是健壮的程序。

异常类继承层次

异常封装成为类Exception，此外，还有Throwable和Error类，异常类继承层次如图14-1所示。

Throwable类 #throwable

从图14-1可见，所有的异常类都直接或间接地继承于java.lang.Throwable类，在Throwable类有几个非常重要的方法：

• String getMessage()：获得发生异常的详细消息。
• void printStackTrace()：打印异常堆栈跟踪信息。
• String toString()：获得异常对象的描述。

提示 堆栈跟踪是方法调用过程的轨迹，它包含了程序执行过程中方法调用的顺序和所在源代码行号。

为了介绍Throwable类的使用，下面修改14.1节的示例代码如下：

//HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

public class HelloWorld 

public static void main(String[] args) 

int a = 0;

int result = divide(5, a);

System.out.printf("divide(%d, %d) = %d", 5, a, result);



public static int divide(int number, int divisor) 

try 

return number / divisor;

 catch (Throwable throwable)  ①

System.out.println("getMessage() : " + throwable.getMessage()); ②

System.out.println("toString() : " + throwable.toString()); ③

System.out.println("printStackTrace()输出信息如下：");

throwable.printStackTrace(); ④



return 0;

运行结果如下：

getMessage() : / by zero

toString() : java.lang.ArithmeticException: / by zero

printStackTrace()输出信息如下：

java.lang.ArithmeticException: / by zero

at com.a51work6.HelloWorld.divide(HelloWorld.java:17)

at com.a51work6.HelloWorld.main(HelloWorld.java:10)

divide(5, 0) = 0

将可以发生异常的语句System.out.println(5 / a)放到try-catch代码块中，称为捕获异常，有关捕获异常的相关知识会在下一节详细介绍。在catch中有一个Throwable对象throwable，throwable对象是系统在程序发生异常时创建，通过throwable对象可以调用Throwable中定义的方法。

代码第②行是调用getMessage()方法获得异常消息，输出结果是“/ by zero”。代码第③行是调用toString()方法获得异常对象的描述，输出结果是java.lang.ArithmeticException: / by zero。代码第④行是调用printStackTrace()方法打印异常堆栈跟踪信息。

提示 堆栈跟踪信息从下往上，是方法调用的顺序。首先JVM调用是com.a51work6.HelloWorld类的main方法，接着在HelloWorld.java源代码第10行调用com.a51work6.HelloWorld类的divide方法，在HelloWorld.java源代码第17行发生了异常，最后输出的是异常信息。

Error和Exception #error-exception

从图14-1可见，Throwable有两个直接子类：Error和Exception。

1. Error

Error是程序无法恢复的严重错误，程序员根本无能为力，只能让程序终止。例如：JVM内部错误、内存溢出和资源耗尽等严重情况。

2. Exception

Exception是程序可以恢复的异常，它是程序员所能掌控的。例如：除零异常、空指针访问、网络连接中断和读取不存在的文件等。本章所讨论的异常处理就是对Exception及其子类的异常处理。

受检查异常和运行时异常 #-0

从图14-1可见，Exception类可以分为：受检查异常和运行时异常。

1. 受检查异常

如图14-1所示，受检查异常是除RuntimeException以外的异常类。它们的共同特点是：编译器会检查这类异常是否进行了处理，即要么捕获（try-catch语句），要么不抛出（通过在方法后声明throws），否则会发生编译错误。它们种类很多，前面遇到过的日期解析异常ParseException。

2. 运行时异常

运行时异常是继承RuntimeException类的直接或间接子类。运行时异常往往是程序员所犯错误导致的，健壮的程序不应该发生运行时异常。它们的共同特点是：编译器不检查这类异常是否进行了处理，也就是对于这类异常不捕获也不抛出，程序也可以编译通过。由于没有进行异常处理，一旦运行时异常发生就会导致程序的终止，这是用户不希望看到的。由于14.2.1节除零示例的ArithmeticException异常属于RuntimeException异常，见图14-1所示，可以不用加try-catch语句捕获异常。

提示 对于运行时异常通常不采用抛出或捕获处理方式，而是应该提前预判，防止这种发生异常，做到未雨绸缪。例如14.2.1节除零示例，在进行除法运算之前应该判断除数是非零的，修改示例代码如下，从代码可见提前预判这样处理要比通过try-catch捕获异常要友好的多。

//HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

public class HelloWorld 

public static void main(String[] args) 

int a = 0;

int result = divide(5, a);

System.out.printf("divide(%d, %d) = %d", 5, a, result);



public static int divide(int number, int divisor) 

//判断除数divisor非零，防止运行时异常

if (divisor != 0) 

return number / divisor;



return 0;

除了图14-1所示异常，还有很多异常，本书不能一一穷尽，随着学习的深入会介绍一些常用的异常，其他异常读者可以自己查询API文档。

捕获异常

在学习本内容之前，你先考虑一下，在现实生活中是如何对待领导交给你的任务呢？当然无非是两种：自己有能解决的自己处理；自己无力解决的反馈给领导，让领导自己处理。

那么对待受检查异常亦是如此。当前方法有能力解决，则捕获异常进行处理；没有能力解决，则抛出给上层调用方法处理。如果上层调用方法还无力解决，则继续抛给它的上层调用方法，异常就是这样向上传递直到有方法处理它，如果所有的方法都没有处理该异常，那么JVM会终止程序运行。

这一节先介绍一下捕获异常。

try-catch语句 #try-catch

捕获异常是通过try-catch语句实现的，最基本try-catch语句语法如下：

try

//可能会发生异常的语句

 catch(Throwable e)

//处理异常e

1. try代码块

try代码块中应该包含执行过程中可能会发生异常的语句。一条语句是否有可能发生异常，这要看语句中调用的方法。例如日期格式化类DateFormat的日期解析方法parse()，该方法的完整定义如下：

public Date parse(String source) throws ParseException

方法后面的throws ParseException说明：当调用parse()方法时有可以能产生ParseException异常。

提示 静态方法、实例方法和构造方法都可以声明抛出异常，凡是抛出异常的方法都可以通过try-catch进行捕获，当然运行时异常可以不捕获。一个方法声明抛出什么样的异常需要查询API文档。

2. catch代码块

每个try代码块可以伴随一个或多个catch代码块，用于处理try代码块中所可能发生的多种异常。catch(Throwable e)语句中的e是捕获异常对象，e必须是Throwable的子类，异常对象e的作用域在该catch代码块中。

下面看看一个try-catch示例：

//HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

import java.text.DateFormat;

import java.text.ParseException;

import java.text.SimpleDateFormat;

import java.util.Date;

public class HelloWorld 

public static void main(String[] args) 

Date date = readDate();

System.out.println("日期 = " + date);



// 解析日期

public static Date readDate()  ①

try 

String str = "2018-8-18"; //"201A-18-18"

DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");

// 从字符串中解析日期

Date date = df.parse(str); ②

return date;

 catch (ParseException e)  ③

System.out.println("处理ParseException…");

e.printStackTrace(); ④



return null;

上述代码第①行定义了一个静态方法用来将字符串解析成日期，但并非所有的字符串都是有效的日期字符串，因此调用代码第②行的解析方法parse()有可能发生ParseException异常，ParseException是受检查异常，在本例中使用try-catch捕获。代码第③行的e就是ParseException对象。代码第④行e.printStackTrace()是打印异常堆栈跟踪信息，本例中的"2018-8-18"字符串是有个有效的日期字符串，因此不会发生异常。如果将字符串改为无效的日期字符串，如"201A-18-18"，则会打印信息。

处理ParseException

java.text.ParseException: Unparseable date: "201A-18-18"

日期 = null

at java.text.DateFormat.parse(Unknown Source)

at com.a51work6.HelloWorld.readDate(HelloWorld.java:24)

at com.a51work6.HelloWorld.main(HelloWorld.java:13)

提示 在捕获到异常之后，通过e.printStackTrace()语句打印异常堆栈跟踪信息，往往只是用于调试，给程序员提示信息。堆栈跟踪信息对最终用户是没有意义的，本例中如果出现异常很有可能是用户输入的日期无效，捕获到异常之后给用户弹出一个对话框，提示用户输入日期无效，请用户重新输入，用户重新输入后再重新调用上述方法。这才是捕获异常之后的正确处理方案。

多catch代码块 #catch

如果try代码块中有很多语句会发生异常，而且发生的异常种类又很多。那么可以在try后面跟有多个catch代码块。多catch代码块语法如下：

try

//可能会发生异常的语句

 catch(Throwable e)

//处理异常e

 catch(Throwable e)

//处理异常e

 catch(Throwable e)

//处理异常e

在多个catch代码情况下，当一个catch代码块捕获到一个异常时，其他的catch代码块就不再进行匹配。

注意 当捕获的多个异常类之间存在父子关系时，捕获异常顺序与catch代码块的顺序有关。一般先捕获子类，后捕获父类，否则子类捕获不到。

示例代码如下：

//HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

……

public class HelloWorld 

public static void main(String[] args) 

Date date = readDate();

System.out.println("读取的日期 = " + date);



public static Date readDate() 

FileInputStream readfile = null;

InputStreamReader ir = null;

BufferedReader in = null;

try 

readfile = new FileInputStream("readme.txt"); ①

ir = new InputStreamReader(readfile);

in = new BufferedReader(ir);

// 读取文件中的一行数据

String str = in.readLine(); ②

if (str == null) 

return null;



DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");

Date date = df.parse(str); ③

return date;

 catch (FileNotFoundException e)  ④

System.out.println("处理FileNotFoundException...");

e.printStackTrace();

 catch (IOException e)  ⑤

System.out.println("处理IOException...");

e.printStackTrace();

 catch (ParseException e)  ⑥

System.out.println("处理ParseException...");

e.printStackTrace();



return null;

上述代码通过Java I/O（输入输出）流技术从文件readme.txt中读取字符串，然后解析成为日期。由于Java I/O技术还没有介绍，读者先不要关注I/O技术细节，这考虑调用它们的方法会发生异常就可以了。

在try代码块中第①行代码调用FileInputStream构造方法可以会发生FileNotFoundException异常。第②行代码调用BufferedReader输入流的readLine()方法可以会发生IOException异常。从图14-1可见FileNotFoundException异常是IOException异常的子类，应该先FileNotFoundException捕获，见代码第④行；后捕获IOException，见代码第⑤行。

如果将FileNotFoundException和IOException捕获顺序调换，代码如下：

try

//可能会发生异常的语句

 catch (IOException e) 

// IOException异常处理

 catch (FileNotFoundException e) 

// FileNotFoundException异常处理

那么第二个catch代码块永远不会进入，FileNotFoundException异常处理永远不会执行。

由于上述代码第⑥行ParseException异常与IOException和FileNotFoundException异常没有父子关系，捕获ParseException异常位置可以随意放置。

try-catch语句嵌套 #try-catch-0

Java提供的try-catch语句嵌套是可以任意嵌套，修改14.3.2节示例代码如下：

//HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

… …

public class HelloWorld 

public static void main(String[] args) 

Date date = readDate();

System.out.println("读取的日期 = " + date);



public static Date readDate() 

FileInputStream readfile = null;

InputStreamReader ir = null;

BufferedReader in = null;

try 

readfile = new FileInputStream("readme.txt");

ir = new InputStreamReader(readfile);

in = new BufferedReader(ir);

try  ①

String str = in.readLine(); ②

if (str == null) 

return null;



DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");

Date date = df.parse(str); ③

return date;

 catch (ParseException e) 

System.out.println("处理ParseException...");

e.printStackTrace();

 ④

 catch (FileNotFoundException e)  ⑤

System.out.println("处理FileNotFoundException...");

e.printStackTrace();

 catch (IOException e)  ⑥

System.out.println("处理IOException...");

e.printStackTrace();



return null;

上述代码第①~④行是捕获ParseException异常try-catch语句，可见这个try-catch语句就是嵌套在捕获IOException和FileNotFoundException异常的try-catch语句中。

程序执行时内层如果会发生异常，首先由内层catch进行捕获，如果捕获不到，则由外层catch捕获。例如：代码第②行的readLine()方法可能发生IOException异常，该异常无法被内层catch捕获，最后被代码第⑥行的外层catch捕获。

注意 try-catch不仅可以嵌套在try代码块中，还可以嵌套在catch代码块或finally代码块，finally代码块后面会详细介绍。try-catch嵌套会使程序流程变的复杂，如果能用多catch捕获的异常，尽量不要使用try-catch嵌套。特别对于初学者不要简单地使用Eclipse的语法提示不加区分地添加try-catch嵌套，要梳理好程序的流程再考虑try-catch嵌套的必要性。

多重捕获 #-0

多catch代码块客观上提高了程序的健壮性，但是程序代码量大大增加。如果有些异常虽然种类不同，但捕获之后的处理是相同的，看如下代码。

try

//可能会发生异常的语句

 catch (FileNotFoundException e) 

//调用方法methodA处理

 catch (IOException e) 

//调用方法methodA处理

 catch (ParseException e) 

//调用方法methodA处理

三个不同类型的异常，要求捕获之后的处理都是调用methodA方法。是否可以把这些异常合并处理，Java 7推出了多重捕获（multi-catch）技术，可以帮助解决此类问题，上述代码修改如下：

try

//可能会发生异常的语句

 catch (IOException | ParseException e) 

//调用方法methodA处理

在catch中多重捕获异常用“|”运算符连接起来。

注意 有的读者会问什么不写成FileNotFoundException | IOException | ParseException 呢？这是因为由于FileNotFoundException属于IOException异常，IOException异常可以捕获它的所有子类异常了。

配套视频

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