• 认识异常-java

    概念

    异常，就是不正常的意思。

    • 异常指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致JVM的非正常停止。
    • 异常是在程序开发的过程中可能出现的错误。数组越界异常，空指针异常，数学操作异常等。
    • 异常应该避免，但可能也是无法绝对避免，所以应该提前处理异常。
    • 异常一旦出现且不处理的话，程序会死亡！！

    在Java等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。

    异常指的并不是语法错误，语法错了，编译不通过，不会产生字节码文件，根本不能运行。



    体系

    异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。

    Throwable体系：

    • Error：严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
    • Exception：表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。

    Throwable中的常用方法：

    • public void printStackTrace():打印异常的详细信息。

      包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

    • public String getMessage():获取发生异常的原因。

      提示给用户的时候,就提示错误原因。

    • public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。



    分类

    我们平常说的异常就是指Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。

    异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常?

    • 编译时期异常：checked异常。在编译时期，就会检查，如果没有处理异常，则编译失败。(如日期格式化异常)
    • 运行时期异常：runtime异常。在运行时期，检查异常。在编译时期，运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)

    常见的运行时期异常

    1、数组越界异常 ArrayIndexOutOfBoundsException

    int[] arr = {10,20,30};
System.out.println(arr[0]);
//System.out.println(arr[5]);//ArrayIndexOutOfBoundsException
System.out.println(arr[1]);

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    2、空指针异常 NullPointerException

    String name = null;
System.out.println(name);
//System.out.println(name.length());//NullPointerException

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    3、类型转换异常 ClassCastException

    Object oo = "123";
String str = (String)oo;
//Integer num = (Integer)oo;//ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Integer
Integer num2 = Integer.valueOf((String) oo);
System.out.println(str);
//System.out.println(num);
System.out.println(num2+100);

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    4、迭代器遍历没有此元素异常 NoSuchElementException

    List list = new ArrayList();
list.add("1");
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){
    System.out.println(iterator.next());
//System.out.println(iterator.next());//NoSuchElementException
}

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    5、数学操作（算术运算）异常 ArithmeticException

    //int n = 13/0;//ArithmeticException: / by zero

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    6、数字转换异常 NumberFormatException

    String str6 = "456abc";
Integer num6 = Integer.valueOf(str6);//NumberFormatException: For input string: "456abc"
System.out.println(num6+100);

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    异常的产生过程解析

    先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。

    工具类

    public class ArrayTools {
    // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

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    测试类

    public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}

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    上述程序执行过程图解：

    出现异常默认的处理过程解析（自动处理的过程）：

    • 默认会在出现异常的代码那里自动的创建一个异常对象：例如ArrayIndexOfBoundsException。
    • 异常会从方法中出现的点这里抛出给调用者，调用者最终抛出给JVM虚拟机。
    • 虚拟机接收到异常对象后，先在控制台直接输出异常栈信息数据。
      • 栈，先入后出，后入先出。
      • 输出的异常栈信息中，导致程序出问题的“代码”就会显示在最前边。
    • 直接从当前执行的异常点干掉当前程序。
    • 后续代码没有机会执行了，因为程序己经死亡。

    小结：

    • 异常一旦出现，会自动创建异常对象，最终抛出给虚拟机，虚拟机只要收到异常，就直接输出异常信息，干掉程序！！
    • 默认的异常处理机制并不好，一旦真的出现异常，程序立即死亡！


    异常的处理

    Java异常处理的五个关键字：try、catch、finally、throw、throws

    • 编译时异常
      • 编译阶段就会报错，一定需要程序员处理的，否则代码无法编译通过！！
      • 提醒程序员，此处容易出现异常需要特别注意⚠️
      • 比如调用接口Closeable的close()方法关闭资源时，该方法抛出编译时异常IOException，需要程序员处理，抛出或捕获处理。
    • 运行时异常
      • 编译阶段不报错，可以处理也可以不处理，建议处理！！
      • 运行时异常是自动往外抛出的，不需要我们手工抛出。
      • 直接在最外层捕获处理即可，底层会自动抛出！（故只能使用下边的方式二来处理）

    编译时异常的处理方式：

    • 处理方式一：抛出异常

      • 在出现编译时异常的地方层层把异常抛出去给调用者，调用者最终抛出给JVM虚拟机。

      • JVM虚拟机输出异常信息，直接干掉程序，这种方式与默认方式是一样的。

      • 虽然可以解决代码编译时的错误，但是一旦运行时真的出现异常，程序还是会立即死亡！这种方式并不好！

      • 方法 throws 异常1,异常2。。{

}

//建议抛出异常的方式：代表一切异常
方法 throws Exception{

}

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    • 处理方式二：捕获异常，并处理

      • 在出现异常的地方自己处理，谁出现谁处理，代码（程序）也不会死亡。

      • 这种方案还是可以的。但是从理论上来说，这种方式不是最好的，上层调用者不能直接知道底层的执行情况！

      • //捕获处理，企业级写法：
try{
     //监视可能会出现异常的代码
}catch(Exception  e){
     e.printStackTrace();//直接打印异常栈信息
}

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    • 处理方式三：整合前边两种方式

      • 在出现异常的地方把异常一层一层的抛出给最外层调用者，最外层调用者集中捕获处理！！（规范做法）

    方式一：抛出异常

    抛出异常


    手动抛出异常throw

    在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如，在定义方法时，方法需要接受参数。那么，当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。

    在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。那么，抛出一个异常具体如何操作呢？

    1. 创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。

    2. 需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢？怎么将这个异常对象传递到调用者处呢？通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象。

    throw用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。
    使用格式：

    throw new 异常类名(参数);

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    例如：

    throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");

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    学习完抛出异常的格式后，我们通过下面程序演示下throw的使用。

    public class ThrowDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个数组 
        int[] arr = {2,4,52,2};
        //根据索引找对应的元素 
        int index = 4;
        int element = getElement(arr, index);

        System.out.println(element);
        System.out.println("over");
    }
    /*
     * 根据 索引找到数组中对应的元素
     */
    public static int getElement(int[] arr,int index){ 
       	//判断  索引是否越界
        if(index<0 || index>arr.length-1){
             /*
             判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。
             这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。 
              */
             throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们，角标越界了```");
        }
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

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    注意：如果产生了问题，我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出，也就是将问题返回给该方法的调用者。
    那么对于调用者来说，该怎么处理呢？一种是进行捕获处理，另一种就是继续讲问题声明出去，使用throws声明处理。


    示例：Objects非空判断

    还记得我们学习过一个类Objects吗，曾经提到过它由一些静态的实用方法组成，这些方法是null-save（空指针安全的）或null-tolerant（容忍空指针的），那么在它的源码中，将对象为null的值进行了抛出异常操作。

    • public static T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。

    查看源码发现这里对为null的进行了抛出异常操作：

    public static <T> T requireNonNull(T obj) {
    if (obj == null)
      	throw new NullPointerException();
    return obj;
}

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    方法声明异常throws

    声明异常：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理（稍后讲解该方式），那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。

    关键字throws运用于方法声明之上，用于表示当前方法不处理异常，而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常)。

    声明异常格式：

    修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{   }	

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    声明异常的代码演示：

    public class ThrowsDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        read("a.txt");
    }

    // 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

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    throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。

    public class ThrowsDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        read("a.txt");
    }

    public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
        if (!path.equals("b.txt")) {
            throw new IOException();
        }
    }
}

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    方式二：捕获异常

    捕获异常try…catch

    如果异常出现的话，会立刻终止程序，所以我们得处理异常:

    1. 该方法不处理，而是声明抛出，由该方法的调用者来处理(throws)。
    2. 在方法中使用try-catch的语句块来处理异常。

    try-catch的方式就是捕获异常。

    • 捕获异常：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理。

    捕获异常语法如下：

    try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型  e){
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

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    try：该代码块中编写可能产生异常的代码。

    catch：用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。

    注意:try和catch都不能单独使用，必须连用。

    演示如下：

    public class TryCatchDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {// 当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
            read("b.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢？
          	//try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我们 当前的这个方法中 有异常  有编译期异常
     */
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

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    如何获取异常信息：

    Throwable类中定义了一些查看方法:

    • public String getMessage():获取异常的描述信息，原因（提示给用户的时候,就提示错误原因）。

    • public String toString():获取异常的类型和异常描述信息（不用）。

    • public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。

      • 包含了异常的类型，异常的原因，还包括异常出现的位置，在开发和调试阶段，都得使用printStackTrace。

    在开发中呢也可以在catch将编译期异常转换成运行期异常处理。


    多个异常使用捕获又该如何处理呢？

    1. 多个异常分别处理。
    2. 多个异常一次捕获，多次处理。
    3. 多个异常一次捕获一次处理。

    一般我们是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：

    //捕获处理
try{
     //监视可能会出现异常的代码
}catch(异常类型1  e){
     //处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}catch(异常类型2  e){
     //处理异常
}。。。
//或：
try{
     //监视可能会出现异常的代码
}catch(异常类型1｜异常类型2  e){
     e.printStackTrace();//直接打印异常栈信息
}

//捕获处理，企业级写法：
try{
     //监视可能会出现异常的代码
}catch(Exception  e){
     e.printStackTrace();//直接打印异常栈信息
}

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    注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。


    finally 代码块

    finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。

    什么时候的代码必须最终执行？

    当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等)，我们都得在使用完之后，最终关闭打开的资源。


    finally的语法:

    try…catch…finally:自身需要处理异常,最终还得关闭资源。

    注意:finally不能单独使用。

    比如在我们之后学习的IO流中，当打开了一个关联文件的资源，最后程序不管结果如何，都需要把这个资源关闭掉。

    finally代码参考如下：

    public class TryCatchDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            read("a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            //抓取到的是编译期异常  抛出去的是运行期 
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我们 当前的这个方法中 有异常  有编译期异常
     */
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

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    当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法（ System.exit(0) ），此时finally才不会执行，否则finally永远会执行（即使是return）。
    不建议在finally中写return语句，会覆盖try、catch中的return语句。



    异常注意事项

    • 运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
    • 如果父类抛出了多个异常，子类覆盖父类方法时，只能抛出相同的异常或者是他的子集。
    • 父类方法没有抛出异常，子类覆盖父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出。
    • 当多异常处理时，捕获处理（catch的参数），前边的异常类不能是后边异常类的父类。
    • 在try/catch后可以追加finally代码块，其中的代码一定会被执行，通常用于资源回收。


    自定义异常

    概述

    为什么需要自定义异常类:

    我们说了Java中不同的异常类，分别表示着某一种具体的异常情况，那么在开发中总是有些异常情况是SUN没有定义好的，此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题，考试成绩负数问题。


    什么是自定义异常类:

    在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.

    自定义一个业务逻辑异常: LoginException。一个登陆异常类。


    异常类如何定义:

    1、自定义编译时异常

    • 定义一个异常类继承Exception（java.lang.Exception）。
    • 重写构造器。
    • 在出现异常的地方用throw new 自定义对象抛出！
    • 编译时异常是编译阶段就报错，提醒更加强烈，一定需要处理！

    2、自定义运行时异常

    • 定义一个异常类继承RuntimeException（java.lang.RuntimeException）。
    • 重写构造器。
    • 在出现异常的地方用throw new 自定义对象抛出！
    • 提醒不强烈，编译阶段不报错！！

    示例：自定义编译时异常

    要求：我们模拟登陆操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。

    首先定义一个登陆异常类LoginException：

    // 业务逻辑异常
public class LoginException extends Exception {
    /**
     * 空参构造
     */
    public LoginException() {
    }

    /**
     *
     * @param message 表示异常提示
     */
    public LoginException(String message) {
        super(message);
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}

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    模拟登陆操作，使用数组模拟数据库中存储的数据，并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。

    编译时异常是编译阶段就报错，提醒更加强烈，一定需要处理！（强提醒）

    public class Demo {
    // 模拟数据库中已存在账号
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
   
    public static void main(String[] args) {     
        //调用方法
        try{
              // 可能出现异常的代码
            checkUsername("nill");
            System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
        }catch(LoginException e){
            //处理异常
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //判断当前注册账号是否存在
    //因为是编译期异常，又想调用者去处理 所以声明该异常
    public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
        for (String name : names) {
            if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
                throw new LoginException("亲"+name+"已经被注册了！");
            }
        }
        return true;
    }
}

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    示例：异常的应用

    程序遇到异常，默认的处理方式是抛出异常，若一直没有捕获处理，当异常抛出给JVM虚拟机后会在控制台直接输出异常栈信息并终止程序！

    //需求：输入一个合法的年龄（数字）
int age;


System.out.print("请输入年龄：");
Scanner sc = new Scanner(System.in);
age = sc.nextInt();


System.out.println("\n您输入的年龄为："+age);

//输入数字"18"，正常执行。
//    请输入年龄：18
//    您输入的年龄为：18
//输入非法字符"18岁"，报错：
//java.util.InputMismatchException
//	at java.util.Scanner.throwFor(Scanner.java:864)
//  ...

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    使用”异常“改进：

    对可能会出现异常的地方，使用try-catch捕获并处理，不抛给JVM虚拟机避免程序终止！

    //需求：输入一个合法的年龄（数字）
int age;


while (true){
    System.out.print("请输入年龄：");
    try {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        age = sc.nextInt();
        break;
    }catch (Exception e){
        System.err.println("\n您输入的字符不合法，请输入数字！！！");
        e.printStackTrace();
    }
}


System.out.println("\n您输入的年龄为："+age);

//输入数字"18"，正常执行。
//输入非法字符"18岁"，报错：
//  请输入年龄：18岁
//  您输入的字符不合法，请输入数字！！！
//  java.util.InputMismatchException
//	  at java.util.Scanner.throwFor(Scanner.java:864)
//    ...
//  请输入年龄：18
//  您输入的年龄为：16

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    研究异常，认识异常，避免异常，处理异常：体现的是程序的健壮性和安全！！



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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_44773109/article/details/127731361