15. Java异常处理

Posted 2020-09-24 Jeknight

 

1. Java异常处理

异常是程序中的一些错误，但并不是所有的错误都是异常，并且错误有时候是可以避免的。

比如说，你的代码少了一个分号，那么运行出来结果是提示是错误 java.lang.Error；
如果你用System.out.println(11/0)，那么你是因为你用0做了除数，会抛出 java.lang.ArithmeticException 的异常。

异常发生的原因有很多，通常包含以下几大类：

用户输入了非法数据。
要打开的文件不存在。
网络通信时连接中断，或者JVM内存溢出

这些异常有的是因为用户错误引起，有的是程序错误引起的，还有其它一些是因为物理错误引起的。-

要理解Java异常处理是如何工作的，你需要掌握以下三种类型的异常：

检查性异常：最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常，这是程序员无法预见的。例如要打开一个不存在文件时，一个异常就发生了，这些异常在编译时不能被简单地忽略。

运行时异常： 运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反，运行时异常可以在编译时被忽略。

错误： 错误不是异常，而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中通常被忽略。例如，当栈溢出时，一个错误就发生了，它们在编译也检查不到的。

名词解释：

1.检查性异常: 不处理编译不能通过
2.非检查性异常:不处理编译可以通过，如果有抛出直接抛到控制台
3.运行时异常: 就是非检查性异常
4.非运行时异常: 就是检查性异常

问题：我们曾经遇到过哪些异常？

2. Exception类的层次

所有的异常类是从 java.lang.Exception 类继承的子类。

Exception 类是 Throwable 类的子类。除了Exception类外，Throwable还有一个子类Error 。

Java 程序通常不捕获错误。错误一般发生在严重故障时，它们在Java程序处理的范畴之外。

Error 用来指示运行时环境发生的错误。

例如，JVM 内存溢出。一般地，程序不会从错误中恢复。

异常类有两个主要的子类：IOException 类和 RuntimeException 类。

Java内置异常类：

非检查性异常：

ArithmeticException 当出现异常的运算条件时，抛出此异常。例如，一个整数"除以零"时，抛出此类的一个实例。

ArrayIndexOutOfBoundsException  用非法索引访问数组时抛出的异常。如果索引为负或大于等于数组大小，则该索引为非法索引。

ArrayStoreException 试图将错误类型的对象存储到一个对象数组时抛出的异常。

ClassCastException  当试图将对象强制转换为不是实例的子类时，抛出该异常。

IllegalArgumentException    抛出的异常表明向方法传递了一个不合法或不正确的参数。

IllegalMonitorStateException    抛出的异常表明某一线程已经试图等待对象的监视器，或者试图通知其他正在等待对象的监视器而本身没有指定监视器的线程。

IllegalStateException   在非法或不适当的时间调用方法时产生的信号。换句话说，即 Java 环境或 Java 应用程序没有处于请求操作所要求的适当状态下。

IllegalThreadStateException 线程没有处于请求操作所要求的适当状态时抛出的异常。

IndexOutOfBoundsException   指示某排序索引（例如对数组、字符串或向量的排序）超出范围时抛出。

NegativeArraySizeException  如果应用程序试图创建大小为负的数组，则抛出该异常。

NullPointerException    当应用程序试图在需要对象的地方使用 null 时，抛出该异常

NumberFormatException   当应用程序试图将字符串转换成一种数值类型，但该字符串不能转换为适当格式时，抛出该异常。

SecurityException   由安全管理器抛出的异常，指示存在安全侵犯。

StringIndexOutOfBoundsException 此异常由 String 方法抛出，指示索引或者为负，或者超出字符串的大小。

UnsupportedOperationException   当不支持请求的操作时，抛出该异常。

检查性异常类：

ClassNotFoundException  应用程序试图加载类时，找不到相应的类，抛出该异常。

CloneNotSupportedException  当调用 Object 类中的 clone 方法克隆对象，但该对象的类无法实现 Cloneable 接口时，抛出该异常。

IllegalAccessException  拒绝访问一个类的时候，抛出该异常。

InstantiationException  当试图使用 Class 类中的 newInstance 方法创建一个类的实例，而指定的类对象因为是一个接口或是一个抽象类而无法实例化时，抛出该异常。

InterruptedException    一个线程被另一个线程中断，抛出该异常。

NoSuchFieldException    请求的变量不存在

NoSuchMethodException   请求的方法不存在

异常的方法：

Throwable 类的主要方法:

1   public String getMessage()
返回关于发生的异常的详细信息。这个消息在Throwable 类的构造函数中初始化了。
2   public Throwable getCause()
返回一个Throwable 对象代表异常原因。
3   public String toString()
使用getMessage()的结果返回类的串级名字。
4   public void printStackTrace()
打印toString()结果和栈层次到System.err，即错误输出流。
5   public StackTraceElement [] getStackTrace()
返回一个包含堆栈层次的数组。下标为0的元素代表栈顶，最后一个元素代表方法调用堆栈的栈底。
6   public Throwable fillInStackTrace()
用当前的调用栈层次填充Throwable 对象栈层次，添加到栈层次任何先前信息中。

3. 异常捕捉

3.1 Try-catch捕捉

3.1.1 Try-catch单重捕捉

使用 try 和 catch 关键字可以捕获异常。try/catch 代码块放在异常可能发生的地方。

try/catch代码块中的代码称为保护代码，使用 try/catch 的语法如下：

try
{
   // 程序代码
}catch(ExceptionName e1){
   //Catch 块
}

Catch 语句包含要捕获异常类型的声明。当保护代码块中发生一个异常时，try 后面的 catch 块就会被检查。

如果发生的异常包含在 catch 块中，异常会被传递到该 catch 块，这和传递一个参数到方法是一样。

实例:

下面的例子中声明有两个元素的一个数组，当代码试图访问数组的第三个元素的时候就会抛出一个异常。

// 文件名 : ExcepTest.java
import java.io.*;
public class ExcepTest{

   public static void main(String args[]){
      try{
         int a[] = new int[2];
         System.out.println("Access element three :" + a[3]);
      }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
         System.out.println("Exception thrown  :" + e);
      }
      System.out.println("Out of the block");
   }
}

运行结果：

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
Out of the block

3.1.2 Try-catch多重捕获

一个 try 代码块后面跟随多个 catch 代码块的情况就叫多重捕获。

多重捕获块的语法如下所示：

try{
   // 程序代码
}catch(异常类型1 异常的变量名1){
  // 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){
  // 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){
  // 程序代码
}

上面的代码段包含了 3 个 catch块。

可以在 try 语句后面添加任意数量的 catch 块。

如果保护代码中发生异常，异常被抛给第一个 catch 块。

如果抛出异常的数据类型与 ExceptionType1 匹配，它在这里就会被捕获。

如果不匹配，它会被传递给第二个 catch 块。

如此，直到异常被捕获或者通过所有的 catch 块。

try
{
  file = new FileInputStream(fileName);
  x = (byte) file.read();
}catch(IOException i)
{
  i.printStackTrace();
  return -1;
}catch(FileNotFoundException f) //Not valid!
{
  f.printStackTrace();
  return -1;
}

我们通常在catch语句做如下处理：

   try{
      可能出现异常的代码
   }catch(异常类型 e){
      处理异常：
       1 打印到控制台
       2 保存到文件
       3 还可能向外抛出新的异常
   }finally{   
   }

3.2 throws/throw抛出异常

如果一个方法没有捕获一个检查性异常，那么该方法必须使用 throws 关键字来声明。throws 关键字放在方法签名的尾部。

也可以使用 throw 关键字抛出一个异常，无论它是新实例化的还是刚捕获到的。

下面方法的声明抛出一个 RemoteException 异常：

import java.io.*;
public class className
{
  public void deposit(double amount) throws RemoteException
  {
    // Method implementation
    throw new RemoteException();
  }
  //Remainder of class definition
}

一个方法可以声明抛出多个异常，多个异常之间用逗号隔开。

例如，下面的方法声明抛出 RemoteException 和 InsufficientFundsException：

import java.io.*;
public class className
{
   public void withdraw(double amount) throws RemoteException,
                              InsufficientFundsException
   {
       // Method implementation
   }
   //Remainder of class definition
}

throw和throws的区别：

throws使用在函数上
throw使用在函数内
throws后面跟的是异常类，可以跟多个，逗号隔开
throw后面跟的是异常对象

3.3 finally异常的处理

finally 关键字用来创建在 try 代码块后面执行的代码块。

无论是否发生异常，finally 代码块中的代码总会被执行。

在 finally 代码块中，可以运行清理类型等收尾善后性质的语句。

finally 代码块出现在 catch 代码块最后，语法如下：

try{
  // 程序代码
}catch(异常类型1 异常的变量名1){
  // 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){
  // 程序代码
}finally{
  // 程序代码
}

实例：

public static void copy(File src,File des) {
    BufferedReader br = null;
    BufferedWriter bw = null;
    try {
        br = new BufferedReader(new FileReader(src));
        bw = new BufferedWriter(new FileWriter(des));
        char[] data = new char[4096];
        int ch = 0;
        while ((ch = br.read(data)) != -1) {
            bw.write(data, 0, ch);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }finally {
        try {
            if (br != null) {
                br.close();
            }
            if (bw != null) {
                bw.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这样不论FileReader和FileWriter是否实例化成功，文件是否存在，最后我们都可以关闭这两个流

我们通常在finally代码块做如下处理：

1.关闭流资源（IO流部分讲解）或者 释放锁--线程（以后课程学习）

    简单说明一下: 这里的流,类似于水流的意思，比如一个水龙头打开，流出水，突然发生地震了（产生异常），没有关闭水龙头，那水就一直流着，然后可能导致短路，电路中断，然后就可能引起火灾；所以希望中途不管发生什么异常情况，最终都应该关闭水龙头。这样就可以把关闭的代码写在finally里面；

2.释放锁 比如上厕所需要上锁，然后完事了之后，最后在开锁出来。
    特点：如果在finally前面没有执行系统退出（system.exit(0)）的语句，此处的代码始终都会执行。

3.不建议此处放return语句来返回一个数据（让程序难以理解，并且这里也不应该放return）

对于上面的结构，也有变种，比如:

try{
}finally{
}
只有try-finally，没有catch,这种结构在讲线程，释放锁学习

注意下面事项：

catch 不能独立于 try 存在。

在 try/catch 后面添加 finally 块并非强制性要求的。

try 代码后不能既没 catch 块也没 finally 块。

try, catch, finally 块之间不能添加任何代码。

4. 声明自定义异常

在Java异常体系已经包含了很多异常类，但是还是不能满足开发的日常情况那应该怎么办？

场景:

   1。假设用户注册过程中，发现用户名重复了，把这种情况定义为异常类型;
   2。设计一个用户注册的方法，方法里面判断用户注册的用户名是否重复，如果重复，就产生一个异常对象;
   3。调用注册方法来注册一个账号，就会产生一个异常。产生异常之后，就选择是抛出还是处理.

自定义异常的规则：

所有异常都必须是 Throwable 的子类。
如果希望写一个检查性异常类，则需要继承 Exception 类。
如果你想写一个运行时异常类，那么需要继承 RuntimeException 类。

1.定义一个异常类（用户名重复异常）

package com.rimi.exception;

public class NameRepeatException extends Exception {
    public NameRepeatException(){
        super();
    }
    public NameRepeatException(String msg){
        super(msg);
    }

}

2.写个测试类

package com.rimi.lesson20;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        String[] names = { "张三", "李四", "王二", "麻子", };
        try {
            login("张三", names);
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
            System.out.println("异常抛出：" + e.getMessage());
        }

    }

    public static void login(String name, String[] names) throws NameRepeatException {
        for (String string : names) {
            if (string.equals(name)) {
                throw new NameRepeatException("名字重复了");
            }
        }
    }

}

异常使用可遵循下面的原则：

1：在当前方法被覆盖时，覆盖他的方法必须抛出相同的异常或异常的子类；
2: 在当前方法声明中使用try-catch语句捕获异常；
3：如果父类抛出多个异常，则覆盖方法必须抛出那些异常的一个子集，不能抛出新异常。