Java基础——异常处理

Posted 2020-12-04 人丑就该多编程

　　在程序运行过程中，如果JVM检测出一个不可能执行的操作，就会出现运行时错误。

　　在Java中，运行时错误会作为异常抛出。异常就是一个对象，表示阻止正常进行程序执行的错误或者情况。如果异常没有被处理，那么程序将会非正常终止。

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　　异常是从方法抛出的。方法的调用者可以捕获以及处理该异常。

　　throw语句的执行称为抛出一个异常。异常就是一个从异常类创建的对象。

　　当异常被抛出时，正常的执行流程就被中断。就像它的名字所提示的，“抛出异常”就是将异常从一个地方传递到另一个地方。调用方法的语句包含在一个try块和一个catch块中。

　　throw语句类似于方法调用，但不同于调用方法的是，它调用的是catch块。从某种意义上讲，catch块就像带参数的方法定义，这些参数匹配抛出的值的类型。但是，它不像方法，在执行完catch块之后，程序控制不再返回到throw语句；而是执行catch块后的下一条语句。

　　一个异常可能是通过try块中的throw语句直接抛出的，或者调用一个可能会抛出异常的方法而抛出。

　　使用异常处理的优点：它能使方法抛出一个异常给它的调用者，并由调用者处理该异常。如果没有这个能力，那么被调用方法就必须自己处理异常或者终止该程序。被调用的方法通常不知道在出错的情况下该做什么，这是库方法的一般情况。库方法可以检测出错误，但是只有调用者才知道出现错误时需要做些什么。异常处理最根本的优势就是将检测错误（由被调用的方法完成）从处理错误（由调用方法完成）中分离出来。

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　　异常时对象，而对象都采用类来定义。异常的根类是java.lang.Throwable。

　　Java API中有很多预定义的异常类。

　　　　　　　　

　　Throwable类是所有异常类的根类。所有的Java异常类都直接或者间接地继承自Throwable。可以通过继承Exception或者Exception的子类来创建自己的异常类。

　　这些异常类可以分为三种主要类型：系统错误、异常和运行时异常。

　　系统错误是由Java虚拟机抛出的，用Error类表示。Error类描述的是内部系统错误。这样的错误很少发生。如果发生了，除了通知用户以及尽量稳妥地终止程序外，几乎什么也不能做。

　　异常是用Exception类表示的，它描述的是由程序和外部环境所引起的错误，这些错误能被程序捕获和处理。ClassNotFoundException、IOException

　　运行时异常是用RuntimeException类表示的，它描述的是程序设计错误，例如，错误的类型转换、访问一个越界数组或数值错误。运行时异常通常是由Java虚拟机抛出的。ArithmeticException、NullPointerException、IndexOutOfBoundsException

　　RuntimeException、Error以及它们的子类都称为免检异常。所有其他异常都称为必检异常，意思是指编译器会强制程序员检查并通过try-catch块处理它们，或者在方法头进行声明。

　　在大多数情况下，免检异常都会反映出程序设计上不可恢复的逻辑错误。例如，如果通过一个引用变量访问一个对象之前并未将一个对象赋值给它，就会抛出NullPointerException；如果访问一个数组的越界元素，就会抛出IndexOutOfBoundsException异常，这些都是程序中必须纠正的逻辑错误。免检异常可能在程序的任何一个地方出现。为避免过多地使用try-catch块，Java语言不强制要求编写代码捕获或声明免检异常。

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　　异常的处理器是通过从当前的方法开始，沿着方法调用链，按照异常的反向传播方向找到的。

　　Java的异常处理模型基于三种操作：声明一个异常、抛出一个异常和捕获一个异常。

　　声明异常

　　在Java中，当前执行的语句必属于某个方法。Java解释器调用main方法开始执行一个程序。每个方法都必须声明它可能抛出的必检异常类型。这称为声明异常。因为任何代码都可能发生系统错误和运行时错误，因此，Java不要求在方法中显示声明Error和RuntimeException （免检异常）。但是，方法要抛出的其他异常都必须在方法头中显示声明，这样，方法的调用者会被告知有异常。

　　如果方法没有在父类中声明异常，那么就不能在子类中对其进行继承来声明异常。

　　抛出异常

　　检测到错误的程序可以创建一个适合的异常类型的实例并抛出它，这就称为抛出一个异常。

　　　　IllegalArgumentException ex = new IllegalArgumentException ("Wrong Argument");

　　　　throw ex;

　　　　或者，根据偏好，也可以使用下面的语句：

　　　　throw new IllegalArgumentException (“Wrong Argument”);

　　声明异常的关键字是throws，抛出异常的关键字是throw。

　　捕获异常

　　如果在执行try块的过程中没有出现异常，则跳过catch子句。

　　如果try块中的某条语句抛出一个异常，Java就会跳过try块中剩余的语句，然后开始查找处理这个异常的代码的过程。处理这个异常的代码称为异常处理器；可以从当前的方法开始，沿着方法调用链，按照异常的反向传播方向找到这个处理器。从第一个到最后一个逐个检查catch块，判断在catch块中的异常类实例是否是该异常对象的类型。如果是，就将该异常对象赋给所声明的变量，然后执行catch块中的代码。如果没有发现异常处理器，Java会退出这个方法，把异常传递给调用这个方法的方法，继续同样的过程来查找处理器。如果在调用的方法链中找不到处理器，程序就会终止并且在控制台上打印出错信息。寻找处理器的过程称为捕获一个异常。P393

　　从一个通用的父类可以派生出各种异常类。如果一个catch块可以捕获一个父类的异常对象，它就能捕获那个父类的所有子类的异常对象。

　　在catch块中异常被指定的顺序是非常重要的。如果父类的catch块出现在子类的catch之前，就会导致编译错误。

　　Java强迫程序员处理必检异常，如果方法声明了一个必检异常（即Error或RuntimeException之外的异常），就必须在try-catch中调用它，或者在调用方法中声明要抛出异常。

　　从异常中获取信息

　　异常对象包含关于异常的有价值的信息。可以利用下面这些java.lang.Throwable类中的实例方法获取有关异常的信息。printStackTrace()方法在控制台上打印栈跟踪信息。getStackTrace()方法提供编程的方式，来访问由printStackTrace()打印输出的栈跟踪信息。

　　在异常事件中，执行仍然会继续。如果处理器没有捕获到这个异常，程序就会突然中断。

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finally子句

　　无论异常是否产生，finally子句总是会被执行。

　　有时候，不论异常是否出现或者是否被捕获，都希望执行某些代码。Java有一个finally子句，可以用来达到这个目的。

　　在任何情况下，finally块中的代码都会执行，不论try块中是否出现异常或者是否被捕获。考虑下面三种可能的情况：

　　（1）如果try块中没有出现异常，执行finalStatements，然后执行try语句的下一条语句。

　　（2）如果try块中有一条语句引起异常，并被catch捕获，然后跳过try块的其他语句，执行catch块和finally子句。执行try语句之后的下一条语句。

　　（3）如果try块中有一条语句引起异常，但是没有被任何catch块捕获，就会跳过try块中的其他语句，执行finally子句，并且将异常传递给这个方法的调用者。

　　即使在到达finally块之前有一个return语句，finally块还是会执行。

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何时使用异常

　　当错误需要被方法的调用者处理的时候，方法应该抛出一个异常。

　　try块包含正常情况下执行的代码。catch块包含异常情况下执行的代码。异常处理将处理错误的代码从正常的程序设计任务中分离出来，这样，可以使程序更易读、更易修改。但是，应该注意，由于异常处理需要初始化新的异常对象，需要从调用栈返回，而且还需要沿着方法调用链来传播异常（这里注意方法调用的方向和异常传播的方向是相反的）以便找到它的异常处理器，所以，异常处理通常需要更多的时间和资源。

　　异常出现在方法中。如果想让该方法的调用者处理异常，应该创建一个异常对象并将其抛出。如果能在发生异常的方法中处理异常，无须抛出异常。

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重新抛出异常

　　如果异常处理器不能处理一个异常，或者只是简单地希望它的调用者注意到该异常，Java允许该异常的处理器重新抛出异常。

try{
    statements;
}
catch(TheException ex)
{
    perform operation before exits;
    throw ex;  
}

　　语句throw ex重新抛出异常给调用者，以便调用者的其他处理器获得处理异常ex的机会。

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创建自定义异常

　　可以通过派生java.lang.Exception类来定义一个自定义异常类

　　如果遇到一个不能用预定义异常恰当描述的问题，那就可以通过派生Exception类或其子类，例如IOException，来创建自己的异常类。

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