Java卷之异常框架处理篇

Posted 2020-12-04 achievement-active

 一、简介

  在Java程序执行过程中, 总是会发生不被期望的事件, 阻止程序按照程序员预期正常运行, 这就是Java程序出现的异常。在企业级开发中, 容易导致各种各样的小bug, 严重影响产品的运行和用户体验。所以大多数开发团队都有自己的异常处理的规则和方法。如果你是一个团队的新手，你可能会惊讶于这些方法与你之前使用过的那些方法有多么不同。

二、Java异常体系

   Java所有异常的父类都是java.lang.Throwable、无论是内部的异常还是自定义异常。只有直接或者间接集成java.lang.Throwable类,JVM才会认为这是异常对象并且处理。

  Java异常体系中Error为错误,较Exception严重。Error不是由我们程序自身导致的,是JVM运行错误导致的,所以暂时不是我们讨论的范围。Exception则是异常的基类,又可以分为"运行时异常"与"编译时异常"(又称为"非检查异常和检查异常")。

  非检查异常RuntimeException; 在编译阶段无法检查,如ArithmeticException（除0引发）、InputMismatchException（输入的数据不能被转换为int类型引发）。引发非检查异常大多数原因是编码错误,应该检查程序。

  检查异常(IOException),在编译时可以检查, 需要异常处理。处理方式有二种、（1）函数签名中throws抛出异常 （2）tryCatch语句捕获。

 

 

  三 、异常现象

     下面的代码会演示2个异常类型：ArithmeticException 和 InputMismatchException。前者由于整数除0引发，后者是输入的数据不能被转换为int类型引发。    

 1 package it.check.exception;
 2 import java.util.Scanner;
 3 /*
 4  *  初步测试Java的“非检查异常”、如ArithmeticException（除0引发）、InputMismatchException（输入的数据不能被转换为int类型引发）
 5  *  “非检查异常”在编译时不会提示信息、在运行是则会抛出异常。通常不需要try{} catch(){} finally{}处理
 6  *  
 7  * **/
 8 public class ArithmeticExceptionRun {
 9 
10     public static void main(String[] args) {
11           System . out. println( "----欢迎使用命令行除法计算器----" ) ;
12           CMDCalculate ();
13 
14     }
15      public static void CMDCalculate ()
16      {
17            Scanner scan = new Scanner ( System. in );
18            int num1 = scan .nextInt () ; //阻塞、等待输入
19            int num2 = scan .nextInt () ;
20            int result = devide (num1 , num2 ) ;
21            System . out. println( "result:" + result) ;
22            scan .close () ;
23      }
24      public static int devide (int num1, int num2 ){
25            return num1 / num2 ;
26      }
27 
28 }

 

/**
     * ----欢迎使用命令行除法计算器----
2
0
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at it.check.exception.ArithmeticExceptionRun.devide(ArithmeticExceptionRun.java:25)
    at it.check.exception.ArithmeticExceptionRun.CMDCalculate(ArithmeticExceptionRun.java:20)
    at it.check.exception.ArithmeticExceptionRun.main(ArithmeticExceptionRun.java:12)
     * 
     * */
     /**
      * ----欢迎使用命令行除法计算器----
a
Exception in thread "main" java.util.InputMismatchException
    at java.util.Scanner.throwFor(Scanner.java:864)
    at java.util.Scanner.next(Scanner.java:1485)
    at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2117)
    at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2076)
    at it.check.exception.ArithmeticExceptionRun.CMDCalculate(ArithmeticExceptionRun.java:18)
    at it.check.exception.ArithmeticExceptionRun.main(ArithmeticExceptionRun.java:12)
      * */

  

 

异常追踪栈; 异常在函数中产生，函数存在调用栈，main 调用CMDCalculate方法、CMDCalculate方法在调用device。当发生/0 异常时, 当这些被影响的函数以异常信息输出时、形成异常追踪栈、由device->CMDCalculate->main 栈顶向栈底回朔。

以上例子为非检查异常、接着是检查异常, 有二种处理方式。

方式一: 使用tryCatchFinally语句捕获

public class BufferDemo {

    public static void main(String[] args) {
       bufferRead("E:"+File.separatorChar+"a.txt");
    }

     /** 使用缓冲技术读取数据
      * 
      * */
    public static void bufferRead(String path) {
        BufferedInputStream bi=null;
        byte[] buf=new byte[1024];
        int length=0;
        try {
             bi=new BufferedInputStream(new FileInputStream(path));
             while((length=bi.read(buf))!=-1){
                 System.out.println(new String(buf,0,length));
             }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
                try {
                    if(bi!=null){
                    bi.close();
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }
  
}

 

方式二：throws抛出,由调用者处理。函数使用throws抛出异常可能是（1）函数本身不知道怎么处理异常 （2）把异常交给调用者处理（捕获等）更加合适。

public class BufferDemo {

    public static void main(String[] args) {
      
        try {
            bufferRead("E:"+File.separatorChar+"a.txt");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    
    }

     /** 使用缓冲技术读取数据
     * @throws IOException 
     * 
      * 
      * */
    public static void bufferRead(String path) throws IOException{
        BufferedInputStream bi=null;
        byte[] buf=new byte[1024];
        int length=0;
        bi=new BufferedInputStream(new FileInputStream(path));
        while((length=bi.read(buf))!=-1){
        System.out.println(new String(buf,0,length));
        bi.close();
             }
        
    }
  
}

 四、异常链化

         在一些大型的，模块化的软件开发中，一旦一个地方发生异常，则如骨牌效应一样，将导致一连串的异常。假设B模块完成自己的逻辑需要调用A模块的方法，如果A模块发生异常，则B也将不能完成而发生异常，但是B在抛出异常时，会将A的异常信息掩盖掉，这将使得异常的根源信息丢失。异常的链化可以将多个模块的异常串联起来，使得异常信息不会丢失。

异常链化:以一个异常对象为参数构造新的异常对象。新的异对象将包含先前异常的信息。这项技术主要是异常类的一个带Throwable参数的函数来实现的。这个当做参数的异常，我们叫他根源异常（cause）。

查看Throwable类源码，可以发现里面有一个Throwable字段cause，就是它保存了构造时传递的根源异常参数。这种设计和链表的结点类设计如出一辙，因此形成链也是自然的了。

public class Throwable implements Serializable {
    private Throwable cause = this;
   
    public Throwable(String message, Throwable cause) {
        fillInStackTrace();
        detailMessage = message;
        this.cause = cause;
    }
     public Throwable(Throwable cause) {
        fillInStackTrace();
        detailMessage = (cause==null ? null : cause.toString());
        this.cause = cause;
    }
    
    //........
} 

  

下面是一个例子，演示了异常的链化：从命令行输入2个int，将他们相加，输出。输入的数不是int，则导致getInputNumbers异常，从而导致add函数异常，则可以在add函数中抛出一个链化的异常。

 1 public static void main(String[] args)
 2 {
 3     
 4     System.out.println("请输入2个加数");
 5     int result;
 6     try
 7     {
 8         result = add();
 9         System.out.println("结果:"+result);
10     } catch (Exception e){
11         e.printStackTrace();
12     }
13 }
14 //获取输入的2个整数返回
15 private static List<Integer> getInputNumbers()
16 {
17     List<Integer> nums = new ArrayList<>();
18     Scanner scan = new Scanner(System.in);
19     try {
20         int num1 = scan.nextInt();
21         int num2 = scan.nextInt();
22         nums.add(new Integer(num1));
23         nums.add(new Integer(num2));
24     }catch(InputMismatchException immExp){
25         throw immExp;
26     }finally {
27         scan.close();
28     }
29     return nums;
30 }
31 
32 //执行加法计算
33 private static int add() throws Exception
34 {
35     int result;
36     try {
37         List<Integer> nums =getInputNumbers();
38         result = nums.get(0)  + nums.get(1);
39     }catch(InputMismatchException immExp){
40         throw new Exception("计算失败",immExp);  /////////////////////////////链化:以一个异常对象为参数构造新的异常对象。
41     }
42     return  result;
43 }
44 
45 /*
46 请输入2个加数
47 r 1
48 java.lang.Exception: 计算失败
49     at practise.ExceptionTest.add(ExceptionTest.java:53)
50     at practise.ExceptionTest.main(ExceptionTest.java:18)
51 Caused by: java.util.InputMismatchException
52     at java.util.Scanner.throwFor(Scanner.java:864)
53     at java.util.Scanner.next(Scanner.java:1485)
54     at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2117)
55     at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2076)
56     at practise.ExceptionTest.getInputNumbers(ExceptionTest.java:30)
57     at practise.ExceptionTest.add(ExceptionTest.java:48)
58     ... 1 more
59 
60 */