一文了解java异常机制

Java基础

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2019-8-17

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1.异常的概述

1.1什么是异常?

异常:程序在运行过程中发生由于外部问题导致的程序异常事件,发生的异常会中断程序的运行。(在Java等面向对象的编程语言中)异常本身是一个对象,产生异常就是产生了一个异常对象。注意在java中异常不是错误,在下文的异常的分类中有解释。 举个生活中的栗子来说明异常吧,假如你平时是开车上班,一般情况下你都能按时到公司上班,但是今天遇到特殊情况,就是遇到公路施工了,遇到这种情况,如果你没有做任何处理,就有可能导致上班迟到。这种“路上施工” 就是程序中的异常了,他是外部问题导致的事件,并不是你本身出现的问题。(题外话:然而老板并不在意你是什么问题导致迟到的,反正你就是迟到了。。。。)

1.2 如何处理异常?

1.2.1 传统的异常处理

假如现在要求在控制台中,输入被除数和除数,求商。

传统做法是这样的:

 1 public static void main(String[] args) {
 2         System.out.println("请输入一个被除数:");
 3         Scanner sc = new Scanner(System.in);
 4         if(sc.hasNextInt()) {            
 5             int num1 = sc.nextInt();
 6             System.out.println("请输入一个除数:");
 7             if(sc.hasNextInt()) {                
 8                 int num2 = sc.nextInt();
 9                 if(0 == num2) {
10                     System.out.println("除数不能为0!");
11                 }else {
12                     int r = num1 / num2;
13                     System.out.println("r = " + r);
14                 }
15             }else {
16                 System.out.println("除数输入不合法!");
17             }
18         }else {
19              //在控制台有可能输入字符串
20             System.out.println("被除数输入不合法!");
21         }
22 
23     }
24                     

从上面这个例子可以可以看出,这么简单的业务需求,代码也要写得那么长,因为要考虑的问题有很多,这样写代码会觉得很累,而且出现了异常,程序会中断,不会执行后面的代码。因此,Java编程语言使用异常处理机制为程序提供异常处理的能力。

1.2.2 java的异常处理

在Java中,异常处理的过程:

这种处理过程就像你上班遇到公路施工,你做出了处理——绕路行走,避开施工路段,让你按时到达公司!

2.异常的分类

在 Java 中,所有的异常都有一个共同的祖先 Throwable(可抛出)。Throwable 指定代码中可用异常传播机制通过 Java 应用程序传输的任何问题的共性。

Throwable: 有两个重要的子类:Exception(异常)和 Error(错误),二者都是 Java 异常处理的重要子类,各自都包含大量子类。

Error(错误):是程序无法处理的错误,表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关,而表示代码运行时 JVM(Java 虚拟机)出现的问题。例如,Java虚拟机运行错误(Virtual MachineError),当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时,将出现 OutOfMemoryError。这些异常发生时,Java虚拟机(JVM)一般会选择线程终止。

这些错误表示故障发生于虚拟机自身、或者发生在虚拟机试图执行应用时,如Java虚拟机运行错误(Virtual MachineError)、类定义错误(NoClassDefFoundError)等。这些错误是不可查的,因为它们在应用程序的控制和处理能力之 外,而且绝大多数是程序运行时不允许出现的状况。对于设计合理的应用程序来说,即使确实发生了错误,本质上也不应该试图去处理它所引起的异常状况。在 Java中,错误通过Error的子类描述。

Exception(异常):是程序本身可以处理的异常。Exception 类有一个重要的子类 RuntimeException。RuntimeException 类及其子类表示“JVM 常用操作”引发的错误。例如,若试图使用空值对象引用、除数为零或数组越界,则分别引发运行时异常(NullPointerException、ArithmeticException)和 ArrayIndexOutOfBoundException。注意:异常和错误的区别:异常能被程序本身可以处理,错误是无法处理。通常,Java的异常(包括Exception和Error)分为可查的异常(checked exceptions)和不可查的异常(unchecked exceptions)。

可查异常(编译器要求必须处置的异常):正确的程序在运行中,很容易出现的、情理可容的异常状况。可查异常虽然是异常状况,但在一定程度上它的发生是可以预计的,而且一旦发生这种异常状况,就必须采取某种方式进行处理。

除了RuntimeException及其子类以外,其他的Exception类及其子类都属于可查异常。这种异常的特点是Java编译器会检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常,要么用try-catch语句捕获它,要么用throws子句声明抛出它,否则编译不会通过。

不可查异常(编译器不要求强制处置的异常):包括运行时异常(RuntimeException与其子类)和错误(Error)。

Exception 这种异常分两大类运行时异常和非运行时异常(编译异常)。程序中应当尽可能去处理这些异常。

运行时异常:都是RuntimeException类及其子类异常,如NullPointerException(空指针异常)、IndexOutOfBoundsException(下标越界异常)等,这些异常是不检查异常,程序中可以选择捕获处理,也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的,程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。运行时异常的特点是Java编译器不会检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常,即使没有用try-catch语句捕获它,也没有用throws子句声明抛出它,也会编译通过。

非运行时异常 (编译异常):是RuntimeException以外的异常,类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常,如果不处理,程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常,一般情况下不自定义检查异常。

3.异常处理机制

通过上面对异常的解释,现在应该对异常有一定的了解。下面来说明在java中是如何处理异常的。

  • 在java中用对象来表示异常的。
  • java是通过try-catch、try-catch-finally、try-catch-catch…语句来处理异常的。

3.1 try-catch

3.1.1 try-catch的使用

try{} 代码块用于执行可能存在异常的代码,catch(异常类型  异常对象的名称){}代码块用于捕获并处理异常。

1 try{
2     //有可能出现异常的代码段1
3     //有可能出现异常的代码段2
4 }catch(异常类型 e){
5     //处理异常的代码段3
6 }
7 //代码段4

处理1.2.1的两数相除问题的demo:

 1 public static void main(String[] args) {
 2         Scanner sc = new Scanner(System.in);
 3         try{
 4             System.out.println("请输入一个被除数:");
 5             int num1=sc.nextInt();
 6             System.out.println("请输入一个除数:");
 7             int num2=sc.nextInt();
 8             int result=num1/num2;
 9         }catch(Exception e){
10             System.out.println("在此处处理异常!");
11         }
12         System.out.println("程序运行结束");
13 
14 }

3.1.2 try-catch的执行顺序

第一种:没有遇到异常,即正常执行

第二种:匹配到异常

在try{}中的代码遇到异常时,会与catch()中括号里的异常进行比对,如果遇到的异常时属于catch的异常就会执行catch块中的代码,让后执行try-catch块后面的代码

第三种:匹配不到异常

 

3.2   try-catch-finally

try{} 代码块用于执行可能存在异常的代码,catch{}代码块用于捕获并处理异常。

finally{} 代码块用于回收资源(关闭文件、关闭数据库、关闭管道)的代码。finally代码块不管是否出现异常,都必须执行( finally块唯一不执行的情况System.exit(0) jvm正常退出。)

3.1.1 try-catch-finally的执行顺序

第一种:catch块没有return语句

(1)没有遇到异常:

try块内的代码——>finally块内的代码——>finally块后的代码

(2)遇到异常并匹配到异常:

try块内的代码——>catch块内的代码——>finally块内的代码——>finally块后的代码

 1 public class Test01 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         try {
 4             int a=1/0;
 5             System.out.println("try");
 6         } catch (Exception e) {
 7             System.out.println("catch");
 8         }finally {
 9             System.out.println("finally");
10         }
11         System.out.println("程序正常运行结束");
12     }
13 }

结果:

1 catch
2 finally
3 程序正常运行结束

(3)遇到异常却没有匹配到异常:

try块内的代码——>finally块内的代码——>程序中断运行

 1 public static void main(String[] args) {
 2     try {
 3         int a=1/0;//会抛出ArithmeticException
 4         System.out.println("try");
 5     } catch (NullPointerException e) {
 6         System.out.println("catch");
 7     }finally {
 8         System.out.println("finally");
 9     }
10     System.out.println("程序正常运行结束");
11 }

结果:

1 Exception in thread "main" finally
2 java.lang.ArithmeticException: / by zero
3     at Test1.Test01.main(Test01.java:8)

第二种:catch块有return语句

(1)没有异常

try块内的代码——>finally块内的代码——>try块内的return语句

 1 public class Test01 {
 2     public static int test() {
 3         try {
 4             int a=2*2;
 5             System.out.println("try");
 6             return a;
 7         } catch (Exception e) {
 8             System.out.println("catch");
 9             return 0;
10         }finally {
11             System.out.println("finally");
12         }
13     }
14     public static void main(String[] args) {
15         System.out.println(test());
16         System.out.println("程序正常运行结束");
17     }
18 }

结果:

1 try
2 finally
3 4
4 程序正常运行结束

(2)遇到异常并匹配到异常:

执行顺序如图:

 1 public class Test01 {
 2     public static int test() {
 3         try {
 4             int a=2/0;
 5             System.out.println("try");
 6             return a;
 7         } catch (Exception e) {
 8             System.out.println("catch");
 9             return 0;
10         }finally {
11             System.out.println("finally");
12         }
13     }
14     public static void main(String[] args) {
15         System.out.println(test());
16         System.out.println("程序正常运行结束");
17     }
18 }

结果:

1 catch
2 finally
3 0
4 程序正常运行结束

(3)遇到异常却没有匹配到异常:

try块内的代码——>finally块内的代码——>程序中断运行

 1 public class Test01 {
 2     public static int test() {
 3         try {
 4             int a=2/0;
 5             System.out.println("try");
 6             return a;
 7         } catch (NullPointerException e) {
 8             System.out.println("catch");
 9             return 0;
10         }finally {
11             System.out.println("finally");
12         }
13     }
14     public static void main(String[] args) {
15         System.out.println(test());
16         System.out.println("程序正常运行结束");
17     }
18 }

结果:

finally
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at Test1.Test01.test(Test01.java:8)
    at Test1.Test01.main(Test01.java:19)

4. 声明异常

4.1 throws

当开发者在定义方法时,事先知道方法在调用时会出现异常,但不知道该如何处理,此时可以在该方法上声明异常。表示该方法在调用过程中会出现异常,请调用者自行处理。

在java中使用throws 声明异常。一个方法可以声明多个异常,用,号分割,写法如下:

1 public void test2()throws IOException,RuntimeException{
2         //有异常出得代码,在此处没有处理
3     }

4.2 声明异常与方法重载的关系

声明异常和方法重载没有任何关系。

4.3 声明异常与方法重写的关系

  • 如果父类方法声明了异常(检查时或运行时),子类方法可以完全遵循父类异常,也可以不声明异常。
  • 如果父类方法没有声明异常,子类可以不声明异常,也可以声明RuntimeException,但不能声明Exception。
  • 如果父类声明了运行时异常,子类可以完全遵循父类异常,也可以不声明异常。

5.抛出异常

当系统异常满足不了开发需要时,开发者可以自行根据需要自行抛出异常。

throw 用于手动抛出异常。

如果一直都没有处理(即没有用try-catch等语句)异常会把异常抛给调用者,一直抛到main函数处,如果在main函数中也没有处理继续在main函数后抛出异常,这时候会抛给jvm处理。如下栗子:

 1 public class Test01 {
 2      public static void test1()throws IOException,RuntimeException{
 3          //有异常抛出得代码,在此处没有处理,例如:throw new Exception(“异常信息”);
 4      }
 5      public static void test2()throws IOException,RuntimeException{
 6          test1();//调用有抛出异常的方法,在此没有处理
 7      }
 8      public static void main(String[] args)throws IOException,RuntimeException {
 9          test2();//main调用有抛出异常的方法,在此没有处理
10      }
11 }

注意:

开发者根据自身需要可以选择抛出检查时异常和运行时异常

6. 自定义异常

当JDK 中的异常类型不能满足程序的需要时,可以自定义异常类。

自定义异常步骤:

  • [1] 确定异常类型.继承Excepion 或者RuntimeException
  • [2] 编写自定义异常类,并实现构造方法
  • [3] 在方法需要的地方手动声明并抛出异常。
     1 public class myException extends Exception {
     2 
     3     public myException() {
     4         super();
     5     }
     6 
     7     public myException(String message) {
     8         super(message);
     9     }
    10     
    11     //自定义异常中的方法,以符合自己的需求
    12     public void showInfo() {
    13         System.out.println(super.getMessage()+"@Line:");
    14     }
    15 }

 

作者:我的头可以很铁