JavaSE——认识异常

1.概念

  在生活中，人有时会生病，在程序中也是一样，程序猿是一帮办事严谨、追求完美的高科技人才。在日常开发中，绞尽脑汁将代码写的尽善尽美，在程序运行过程中，难免会出现一些奇奇怪怪的问题。有时通过代码很难去控制，比如：数据格式不对、网络不通畅、内存报警等。
   在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。例如：
1.算术异常

2.数组越界异常

3.空指针异常

从上述过程中可以看到， java 中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述 。

2. 异常体系结构

异常种类繁多，为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理，Java内部维护了一个异常的体系结构：

从上图中可以看到：

1. Throwable ： 是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类 , Error 和 Exception

2. Error ： 指的是 Java 虚拟机无法解决的严重问题，比如： JVM 的内部错误、资源耗尽等 ，典型代表： StackOverflowError 和 OutOfMemoryError ，一旦发生回力乏术。

3. Exception ： 异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。比如：感冒、发烧。我们平时所说的异常就是Exception 。

3. 分类

异常可能在编译时发生，也可能在程序运行时发生，根据发生的时机不同，可以将异常分为：

1. 编译时异常

在程序编译期间发生的异常，称为编译时异常，也称为受检查异常 (Checked Exception)

代码示例：

2. 运行时异常

在程序执行期间发生的异常，称为运行时异常，也称为非受检查异常 (Unchecked Exception)

RunTimeException 以及其子类对应的异常，都称为运行时异常 。比如： NullPointerException 、

ArrayIndexOutOfBoundsException 、 ArithmeticException 。

注意：编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了 , 写成了

system.out.println. 此时编译过程中就会出错 , 这是 " 编译期 " 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到 class 文件了 , 再由 JVM 执行过程中出现的错误 .

4. 异常处理

4.1 防御性编程

错误在代码中是客观存在的 . 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿 . 主要的方式：

1. LBYL : Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查 . 即： 事前防御型

  boolean ret = false;ret = func1();if(!ret){System.out.println("func1方法出错！");}ret = func2();if(!ret){System.out.println("func2方法出错！");}ret = func3();if(!ret){System.out.println("func3方法出错！");}ret = func4();if(!ret){System.out.println("func4方法出错！");}

缺陷：正常流程和错误处理流程代码混在一起 , 代码整体显的比较混乱。

2. EAFP : It's Easier to Ask Forgiveness than Permission. " 事后获取原谅比事前获取许可更容易 ". 也就是先操作, 遇到问题再处理 . 即： 事后认错型

 try{func1();}catch (Exception e){System.out.println("func1方法异常");}

优势：正常流程和错误流程是分离开的 , 程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码

注意：异常处理的核心思想就是 EAFP 。

4.2 异常的抛出

在编写程序时，如果程序中出现错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者，比如：参数检测。 在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。具体语法如下：

throw new XXXException ( " 异常产生的原因 " );

 代码示例：

  public static int getElement(int[] array, int index) {if (null == array) {throw new NullPointerException("传递的数组为null");}if(index < 0 || index >= array.length){throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下标越界");}return array[index];}public static void main(String[] args) {int[] array = {1,2,3};getElement(array, 3);}

运行结果如下：

注意事项：

1. throw 必须写在方法体内部

2. 抛出的对象必须是 Exception 或者 Exception 的子类对象

3. 如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给 JVM 来处理

4. 如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译

5. 异常一旦抛出，其后的代码就不会执行

4.3 异常的捕获

异常的捕获，也就是异常的具体处理方式，主要有两种：异常声明 throws 以及 try-catch 捕获处理。

4.3.1 异常声明throws

   处在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助 throws 将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常 。 

语法格式：

修饰符 返回值类型 方法名 ( 参数列表 ) throws 异常类型 1 ，异常类型 2 ...{

}

代码示例：

 public static void func(int[] a) throws Exception {if(a==null){throw new Exception("传个参数看看....."+a);}}public static void main(String[] args) throws Exception {int[] a = null;func(a);}

 运行结果如下：

注意事项：

1. throws 必须跟在方法的参数列表之后

2. 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类

3. 方法内部如果抛出了多个异常， throws 之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型具有父子关系，直接声明父类即可。

4. 调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用 throws 抛出

4.3.2 try-catch捕获并处理

throws 对异常并没有真正处理，而是将异常报告给抛出异常方法的调用者，由调用者处理。如果真正要对异常进行处理，就需要try-catch 。

语法格式：

try {

// 将可能出现异常的代码放在这里

} catch ( 要捕获的异常类型 e ){

// 如果 try 中的代码抛出异常了，此处 catch 捕获时异常类型与 try 中抛出的异常类型一致时，或者是 try 中抛出异常的基类

时，就会被捕获到

// 对异常就可以正常处理，处理完成后，跳出 try-catch 结构，继续执行后序代码

}[ catch ( 异常类型 e ){

// 对异常进行处理

} finally {

// 此处代码一定会被执行到

}]

// 后序代码

// 当异常被捕获到时，异常就被处理了，这里的后序代码一定会执行

// 如果捕获了，由于捕获时类型不对，那就没有捕获到，这里的代码就不会被执行

注意：

1. [] 中表示可选项，可以添加，也可以不用添加

2. try 中的代码可能会抛出异常，也可能不会

代码示例：

public static void func(int[] a) throws Exception {if(a==null){throw new Exception("传个参数看看....."+a);}}public static void main(String[] args) throws Exception {int[] a = null;try {func(a);}catch (Exception e){System.out.println("捕获到了Exception异常" + "异常正在处理...");}System.out.println("异常处理完成，程序继续执行...");}

运行结果如下：

注意事项：

1. try 块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行

2. 如果抛出异常类型与 catch 时异常类型不匹配，即异常不会被成功捕获，也就不会被处理，继续往外抛，直到JVM收到后中断程序 ---- 异常是按照类型来捕获的

3. try 中可能会抛出多个不同的异常对象，则必须用多个 catch 来捕获 ---- 即多种异常，多次捕获

如果多个异常的处理方式是完全相同 , 也可以写成这样：

catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {
...
}

如果异常之间具有父子关系，一定是子类异常在前 catch ，父类异常在后 catch ，否则语法错误

4. 可以通过一个 catch 捕获所有的异常，即多个异常，一次捕获 ( 不推荐 )

注意： 由于 Exception 类是所有异常类的父类 . 因此可以用这个类型表示捕捉所有异常 .

拓展：

关于异常的处理方式

异常的种类有很多 , 我们要根据不同的业务场景来决定 .

对于比较严重的问题 ( 例如和算钱相关的场景 ), 应该让程序直接崩溃 , 防止造成更严重的后果

对于不太严重的问题 ( 大多数场景 ), 可以记录错误日志 , 并通过监控报警程序及时通知程序猿

对于可能会恢复的问题 ( 和网络相关的场景 ), 可以尝试进行重试 .

在我们当前的代码中采取的是经过简化的第二种方式 . 我们记录的错误日志是出现异常的方法调用信息 , 能很快速的让我们找到出现异常的位置. 以后在实际工作中我们会采取更完备的方式来记录异常信息 .

4.3.3 finally 

  在写程序时， 有些特定的代码，不论程序是否发生异常，都需要执行，比如程序中打开的资源 ：网络连接、数据库连接、IO 流等， 在程序正常或者异常退出时，必须要对资源进进行回收 。另外，因为 异常会引发程序的跳转，可能 导致有些语句执行不到 ， finally 就是用来解决这个问题的。

语法格式：

try {

// 可能会发生异常的代码

} catch ( 异常类型 e ){

// 对捕获到的异常进行处理

} finally {

// 此处的语句无论是否发生异常，都会被执行到

}

// 如果没有抛出异常，或者异常被捕获处理了，这里的代码也会执行

代码示例：

public static void main(String[] args) {
try{
int[] arr = {1,2,3};
arr[100] = 10;
arr[0] = 10;
}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println(e);
}finally {
System.out.println("finally中的代码一定会执行");
}
System.out.println("如果没有抛出异常，或者异常被处理了，try-catch后的代码也会执行");
}

 运行结果如下：

4.4 异常的处理流程

如果本方法中没有合适的处理异常的方式, 就会沿着调用栈向上传递,如果向上一直传递都没有合适的方法处理异常, 最终就会交给 JVM 处理, 程序就会异常终止(和我们最开始未使用 try-catch 时是一样的).

可以看到 , 程序已经异常终止了 , 没有执行到 System.out.println("after try catch"); 这一行 .

总结：

• 程序先执行 try 中的代码
• 如果 try 中的代码出现异常, 就会结束 try 中的代码, 看和 catch 中的异常类型是否匹配.
• 如果找到匹配的异常类型, 就会执行 catch 中的代码
• 如果没有找到匹配的异常类型, 就会将异常向上传递到上层调用者.
• 无论是否找到匹配的异常类型, finally 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行).
• 如果上层调用者也没有处理的了异常, 就继续向上传递.
• 一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常, 就会交给 JVM 来进行处理, 此时程序就会异常终止.

拓展：

关于 " 调用栈 "

方法之间是存在相互调用关系的 , 这种调用关系我们可以用 " 调用栈 " 来描述 . 在 JVM 中有一块内存空间称为"虚拟机栈 " 专门存储方法之间的调用关系 . 当代码中出现异常的时候 , 我们就可以使用 e.printStackTrace(); 的方式查看出现异常代码的调用栈

5. 自定义类

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类 , 但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构.

例如, 我们实现一个用户登陆功能，此时我们在处理用户名密码错误的时候可能就需要抛出两种异常. 我们可以基于已有的异常类进行扩展(继承), 创建和我们业务相关的异常类.

具体方式：

1. 自定义异常类，然后继承自 Exception 或者 RunTimeException

2. 实现一个带有 String 类型参数的构造方法，参数含义：出现异常的原因

代码如下：

class UserNameException extends Exception {
public UserNameException(String message) {
super(message);
}
}
class PasswordException extends Exception {
public PasswordException(String message) {
super(message);
}
}

此时我们的 login 代码可以写成：

class LogIn {private static String userName = "admin";private static String password = "13456";public static void loginInfo(String Name, String code)throws UserNameException,PasswordException{if (!Name.equals(userName)) {throw new UserNameException("用户名错误！");}if (!password.equals(code)) {throw new PasswordException("用户名错误！");}System.out.println("登陆成功");}public static void main(String[] args) {try {loginInfo("admin", "12356");} catch (UserNameException e) {e.printStackTrace();} catch (PasswordException e) {e.printStackTrace();}}
}

运行结果如下：

 注意：

• 自定义异常通常会继承自 Exception 或者 RuntimeException
• 继承自 Exception 的异常默认是受查异常
• 继承自 RuntimeException 的异常默认是非受查异常

本文是作者学习后的总结，如果有什么不恰当的地方，欢迎大佬指正！！！