• 【JAVA】异常

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    本文作者：大家好，我是paper jie，感谢你阅读本文，欢迎一建三连哦。

    本文录入于《JAVASE语法系列》专栏，本专栏是针对于大学生，编程小白精心打造的。笔者用重金(时间和精力)打造，将javaSE基础知识一网打尽，希望可以帮到读者们哦。

    其他专栏：《JAVA》《算法详解》《C语言》等

    目录

    什么是异常

    异常的体系结构

    异常的分类

    编译时异常

    运行时异常

    异常的处理

    防御式编程

    异常的抛出

    异常的捕获

    异常声明 throws

    try - catch捕获并异常

    finally

    异常的处理流程

    自定义类

    什么是异常

    在java中，将程序执行过程中发生不正常行为称为异常。比如我们写代码经常遇到的：

    算数异常

    int a = 10 / 0;

    数组越界异常

    1. int[] arr = {1,2,3,4,5};
    2. System.out.println(arr[10]);

    空指针异常

    1.  int[] arr = null;
    2.  System.out.println(arr.length);

    我们可以发现，java中不同的类型的异常有对应的类来描述。

    异常的体系结构

    异常种类有很多种，为了对这些异常可以比较好的管理起来，Java内部维护了一个异常的体系结构：

    Throwable：异常体系的顶层，还有派生出的两个类，Error和Execption

    Error：是java虚拟机JVM无法解决的严重问题，比如：JVM中的内部错误，资源耗尽等。典型代表：StackOverflowErrow和OutofMemoryError，一但发生了程序就会崩溃，没有办法解决。

    Execption：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，让程序继续运行。

    异常的分类

    异常可以在编译期间发生，也可以在运行时发生，根据发生的不同时机，可以分为：

    编译时异常

    在程序编译期间发生的异常，称为编译时异常，也可以叫受查异常

    1. class person {
    2.     String name;
    3.     int age;
    4.  
    5.     @Override
    6.     protected Object clone() {
    7.         return super.clone();
    8.     }
    9. }

    运行时异常

    在程序期间发生的异常，称为运行时异常，也可以叫为非受查异常

    RunTimeExecption和它的子类对应的异常，都是运行时异常。比如：NullPointerException、
    ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException

    注意：这里编译的时候的语法错误可不能叫做异常。运行时异常是指程序已经通过编译得到class文件，在JVM执行的过程中出现的错误。

    异常的处理

    防御式编程

    错误的代码是时常会出现的，在出现问题的时候我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿。处理方式一般有两种：

    事前防御型，即在操作之前就做好充分的检查

    1.     public static void main(String[] args) {
    2.         boolean ret = false;
    3.         ret = 登陆游戏();
    4.         if (!ret) {
    5.             处理登陆游戏错误;
    6.             return;
    7.         } 
    8.         ret = 开始匹配();
    9.         if (!ret) {
    10.             处理匹配错误;
    11.             return;
    12.         } 
    13.         ret = 游戏确认();
    14.         if (!ret) {
    15.             处理游戏确认错误;
    16.             return;
    17.         } 
    18.         ret = 选择英雄();
    19.         if (!ret) {
    20.             处理选择英雄错误;
    21.             return;
    22.         } 
    23.         ret = 载入游戏画面();
    24.         if (!ret) {
    25.             处理载入游戏错误;
    26.             return;
    27.         }
    28. ......
    29.     }

    这种方式还是存在比较大的缺陷，正常的流程和处理错误的流程代码都在一起，让代码整体看起来比较混乱。

    事后认错型，先操作，遇到问题再处理

    1.     try {
    2.         登陆游戏();
    3.         开始匹配();
    4.         游戏确认();
    5.         选择英雄();
    6.         载入游戏画面();
    7. ...
    8.     } catch (登陆游戏异常) {
    9.         处理登陆游戏异常;
    10.     } catch (开始匹配异常) {
    11.         处理开始匹配异常;
    12.     } catch (游戏确认异常) {
    13.         处理游戏确认异常;
    14.     } catch (选择英雄异常) {
    15.         处理选择英雄异常;
    16.     } catch (载入游戏画面异常) {
    17.         处理载入游戏画面异常;
    18.     }
    19. ......

    它的优势就是可以将正常的流程和错误流程分开，让程序猿更加关注正常流程，代码更清晰，更容易理解代码，异常处理的核心思想就是EAFP

    在java中，处理异常主要有5个关键字：throw，throws，try，catch，final，throws

    异常的抛出

    在编写程序的时候，如果程序出现了问题，就需要把程序的问题和错误信息告诉调用者。在java中，可以借助关键字throw，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。

    使用方式：

    thow new xxxExcption("异常的原因");

    举个栗子：实现一个获取数组的任意位置元素的方法

    1.     public static int getelment(int[] array, int index) {
    2.         if(null == array) {
    3.             throw new NullPointerException("空指针异常");
    4.         }
    5.         if(index < 0 || index >= array.length) {
    6.             throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("越界异常");
    7.         }
    8.         return array[index];
    9.     }
    10.  
    11.     public static void main(String[] args) {
    12.         int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8};
    13.         getelment(array, 10);
    14.     }

    注意：

    throw必须在方法体中使用

    抛出的对象必须是Exception或者Exception的子类

    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

    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

    异常一旦抛出，后面的代码就不会执行了

    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和try - catch捕获处理

    异常声明 throws

    throws在方法声明时参数列表的后面，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，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，提醒方法的调用者来处理异常

    使用形式：

    1. 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...{
    2.  
    3. }

    举个栗子：加载指定文件congfig.ini

    1. public class Config {
    2.     File file;
    3.     /*
    4.     FileNotFoundException : 编译时异常，表明文件不存在
    5.     此处不处理，也没有能力处理，应该将错误信息报告给调用者，让调用者检查文件名字是否给错误了
    6.     */
    7.     public void OpenConfig(String filename) throws FileNotFoundException{
    8.         if(filename.equals("config.ini")){
    9.             throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
    10.         }
    11.         // 打开文件
    12.     }
    13.     public void readConfig(){
    14.     }
    15. }

    注意：
    throws必须在方法的参数列表之后

    声明的异常必须是Exception或者Exception的子类

    方法内部出现多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果异常具有父子关系，可以直接声明父类。

    1. class Config {
    2.     File file;
    3.     // public void OpenConfig(String filename) throws IOException,FileNotFoundException{
    4. // FileNotFoundException 继承自 IOException
    5.     public void OpenConfig(String filename) throws IOException {
    6.         if(filename.endsWith(".ini")){
    7.             throw new IOException("文件不是.ini文件");
    8.         } if(
    9.                 filename.equals("config.ini")){
    10.             throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
    11.         } // 打开文件
    12.     }
    13.     public void readConfig(){
    14.     }
    15. }

    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

    1. public class Test {
    2.     public static void main(String[] args) {
    3.         Config config = new Config();
    4.         config.OpenConfig(".ini");
    5.     }

    有两种方法：

    继续用throws抛出

    用try - catch处理

    try - catch捕获并异常

    throws对异常并没有真正的处理，而是将异常报告告诉给调用者，让调用者来处理。如果真正要对异常处理，就要使用try - catch

    使用形式：

    1. try{
    2. // 将可能出现异常的代码放在这里
    3. }catch(要捕获的异常类型 e){
    4. // 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
    5. 时，就会被捕获到
    6. // 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
    7. }[catch(异常类型 e){
    8. // 对异常进行处理
    9. }finally{
    10. // 此处代码一定会被执行到
    11. }]
    12. // 后序代码
    13. // 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
    14. // 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

    举个栗子：读取配置文件，如果配置文件名字不是指定名字，抛出异常，调用者进行异常处理

    1. class Config {
    2.     File file;
    3.     public void openConfig(String filename) throws FileNotFoundException{
    4.         if(!filename.equals("config.ini")){
    5.             throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
    6.         } // 打开文件
    7.     }
    8.     public void readConfig(){
    9.     }
    10.     public static void main(String[] args) {
    11.         Config config = new Config();
    12.         try {
    13.             config.openConfig("config.txt");
    14.             System.out.println("文件打开成功");
    15.         } catch (IOException e) {
    16. // 异常的处理方式
    17. //System.out.println(e.getMessage()); // 只打印异常信息
    18. //System.out.println(e); // 打印异常类型：异常信息
    19.             e.printStackTrace(); // 打印信息最全面
    20.         } // 一旦异常被捕获处理了，此处的代码会执行
    21.         System.out.println("异常如果被处理了，这里的代码也可以执行");
    22.     }
    23. }

    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. 

    注意：

    try快内抛出异常位置之后的代码将不会被执行

    如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配，也就不会处理，继续向外抛，直到JVM收到后中断系统

    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

    1. public static void main(String[] args) {
    2. int[] arr = {1, 2, 3};
    3. try {
    4. System.out.println("before");
    5. // arr = null;
    6. System.out.println(arr[100]);
    7. System.out.println("after");
    8. } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    9. System.out.println("这是个数组下标越界异常");
    10. e.printStackTrace();
    11. } catch (NullPointerException e) {
    12. System.out.println("这是个空指针异常");
    13. e.printStackTrace();
    14. } S
    15. ystem.out.println("after try catch");
    16. }

    如果多个异常的处理方法一样，也可以这样写：

    1. catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {
    2. ...
    3. }

    如果异常之间具有父子关系，一定要子类在前，父类在后，否则语法错误：

    1.     public static void main(String[] args) {
    2.         int[] arr = {1, 2, 3};
    3.         try {
    4.             System.out.println("before");
    5.             arr = null;
    6.             System.out.println(arr[100]);
    7.             System.out.println("after");
    8.         } catch (NullPointerException e) { // Exception可以捕获到所有异常
    9.             e.printStackTrace();
    10.         }catch (Exception e){ // 永远都捕获执行到
    11.             e.printStackTrace();
    12.         } System.out.println("after try catch");
    13.     }

    一个catch可以捕获所有的异常，但是没有必要

    catch进行类型匹配的时候，不光会匹配相同类型的异常对象，还会捕捉目标异常类型的子类对象

    finally

    在写程序的时候，有一些代码就是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，在程序正常，异常退出时必须对资源进行回收。又因为异常会导致程序的跳转，一些代码执行不到，finally就是用来解决这个问题的。

    使用形式：

    1. 语法格式：
    2. try{
    3. // 可能会发生异常的代码
    4. }catch(异常类型 e){
    5. // 对捕获到的异常进行处理
    6. }finally{
    7. // 此处的语句无论是否发生异常，都会被执行到
    8. } 
    9.  
    10. // 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
    1. public static void main(String[] args) {
    2. try{
    3. int[] arr = {1,2,3};
    4. arr[100] = 10;
    5. arr[0] = 10;
    6. }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
    7. System.out.println(e);
    8. }finally {
    9. System.out.println("finally中的代码一定会执行");
    10. } S
    11. ystem.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");
    12. }

    finally的作用

    1. class TestFinally {
    2.     public static int getData(){
    3.         Scanner sc = null;
    4.         try{
    5.             sc = new Scanner(System.in);
    6.             int data = sc.nextInt();
    7.             return data;
    8.         }catch (InputMismatchException e){
    9.             e.printStackTrace();
    10.         }finally {
    11.             System.out.println("finally中代码");
    12.         } System.out.println("try-catch-finally之后代码");
    13.         if(null != sc){
    14.             sc.close();
    15.         }
    16.         return 0;
    17.     }
    18.     public static void main(String[] args) {
    19.         int data = getData();
    20.         System.out.println(data);
    21.     }
    22. } // 正常输入时程序运行结果：
    23.                     /*100
    24.                     finally中代码
    25.                     100*/

    通过这个代码，可以发现如果正常输入，成功后接到输入就返回了，后面的close就没有被执行，输入流没有被释放，造成资源泄露。而finally会被执行，就可以将close写在finally中，就不会造成资源泄露了。

    注意：finally中的代码一定会被执行，因此可以在finally中进行一些资源清理的扫尾工作。

    异常的处理流程

    什么是调用栈：

    方法之间是存在相互调用关系的，这种关系我们可以用“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。当代码出现异常的时候，我们就可以使用e.printStackTrace();的方式来查看出现异常的调用栈。

    当方法中没有合适的处理异常的方式时，就会延调用栈向上传递

    1. public static void main(String[] args) {
    2. try {
    3. func();
    4. } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    5. e.printStackTrace();
    6. } System.out.println("after try catch");
    7. }
    8. public static void func() {
    9. int[] arr = {1, 2, 3};
    10. System.out.println(arr[100]);
    11. }

    如果向上传递都没有合适的方法处理异常，就会交给JVM处理，程序就会异常终止。

    1. public static void main(String[] args) {
    2. func();
    3. System.out.println("after try catch");
    4. }
    5. public static void func() {
    6. int[] arr = {1, 2, 3};
    7. System.out.println(arr[100]);
    8. } // 执行结果
    9. Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100
    10. at demo02.Test.func(Test.java:14)
    11. at demo02.Test.main(Test.java:8)

    程序异常终止，没有执行最后一行的打印

    异常处理的流程：

    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，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，都会执行finally

    如果上层调用者也没有处理异常，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

    自定义类

    java中的异常类并不能完全满足我们日常开发中遇到的一些异常，此时就需要我们维护符合实际情况的异常结构

    举个栗子：登陆功能

    1. class LogIn {
    2.     private String userName = "admin";
    3.     private String password = "123456";
    4.     public static void loginInfo(String userName, String password) {
    5.         if (!userName.equals(userName)) {
    6.         } if
    7.         (!password.equals(password)) {
    8.         } System.out.println("登陆成功");
    9.     }
    10.     public static void main(String[] args) {
    11.         loginInfo("admin", "123456");
    12.     }
    13. }

    我们发现这里我们就需要两个异常，这时我们可以基于已有的异常类进行拓展，创建与我们业务相关的异常类

    方式：

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

    实现一个带有String类型参数的构造方法，作用就是告诉出现异常的原因

    代码实现；

    1. class LogIn {
    2.     private static String Name = "admin";
    3.     private static String word = "123456";
    4.     public static void loginInfo(String userName, String password) throws UernameException,PasswordException {
    5.         if (!userName.equals(Name)) {
    6.             throw new UernameException("用户名错误");
    7.         }
    8.         if(!password.equals(password)) {
    9.             throw new PasswordException("密码错误");
    10.         }
    11.         System.out.println("登陆成功");
    12.     }
    13.     public static void main(String[] args) {
    14.         try {
    15.             loginInfo("adin", "1236");
    16.  
    17.         }catch(UernameException | PasswordException e) {
    18.             e.printStackTrace();
    19.         }
    20.     }
    21. }

    注意：

    自定义异常通常会继承Exception或者RunTimeException

    继承的Exception是编译时异常

    RunTimeException是运行时异常

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