Java异常 学习笔记【实验楼】

异常

异常指不期而至的各种状况，它在程序运行的过程中发生。作为开发者，我们都希望自己写的代码永远都不会出现bug，然而现实告诉我们并没有这样的情景。如果用户在程序的使用过程中因为一些原因造成他的数据丢失，这个用户就可能不会再使用该程序了。所以，对于程序的错误以及外部环境能够对用户造成的影响，我们应当及时报告并且以适当的方式来处理这个错误。

之所以要处理异常，也是为了增强程序的鲁棒性。

（鲁棒是Robust的音译，也就是健壮和强壮的意思。它也是在异常和危险情况下系统生存的能力。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。所谓“鲁棒性”，也是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持其它某些性能的特性。根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。）

异常都是从Throwable类派生出来的，而Throwable类是直接从Object类继承而来。你可以在 Java SE 官方 API 文档中获取更多关于它们的知识。

异常通常有四类：

Error：系统内部错误，这类错误由系统进行处理，程序本身无需捕获处理
Exception：可以处理的异常
RuntimeException：可以捕获，也可以不捕获的异常
继承 Exception 的其他类：必须捕获，通常在 API 文档中会说明这些方法抛出哪些异常
平时主要关注的异常是 Exception 下的异常，而 Exception 异常下又主要分为两大类异常，一个是派生于 RuntimeExcption 的异常，
一个是除了 RuntimeExcption 体系之外的其他异常。

RuntimeExcption 异常(运行时异常)通常有以下几种：

错误的类型转换
数组访问越界
访问 null 指针
算术异常
一般来说，RuntimeException 都是程序员的问题。

非 RuntimeException（受查异常）一般有：

打开一个不存在的文件
没有找到具有指定名称的类
操作文件异常

受查异常是编译器要求必须处理的异常，必须使用 try catch 处理，或者向上抛出，给上层处理。

throw 抛出异常

当程序运行时数据出现错误或者我们不希望发生的情况出现的话，可以通过抛出异常来处理。

异常抛出语法：

throw new 异常名();

在/home/project/目录下新建ThrowTest.java

public class ThrowTest {

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 1;
        Integer b = null;
        //当a或者b为null时，抛出异常
        if (a == null || b == null) {
            throw new NullPointerException();
        } else {
            System.out.println(a + b);
        }
    }
}

$ javac ThrowTest.java
$ java ThrowTest
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at ThrowTest.main(ThrowTest.java:8)

throws 声明异常
throws 用于声明异常，表示该方法可能会抛出的异常。如果声明的异常中包括 checked 异常（受查异常），那么调用者必须处理该异常或者使用 throws 继续向上抛出。throws 位于方法体前，多个异常使用,分割。

修改/home/project/下的ThrowsTest.java

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;

public class ThrowsTest {

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        //由方法的调用者捕获异常或者继续向上抛出
        throwsTest();

    }

    public static void throwsTest() throws FileNotFoundException {
        new FileInputStream("/home/project/shiyanlou.file");
    }
}

编译运行：

$ javac ThrowsTest.java
$ java ThrowsTest
Exception in thread "main" java.io.FileNotFoundException: /home/project/shiyanlou.file (系统找不到指定的路径。)
    at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)
    at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)
    at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:138)
    at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:93)
    at ThrowsTest.throwsTest(ThrowsTest.java:13)
    at ThrowsTest.main(ThrowsTest.java:8)

捕获异常

通常抛出异常后，还需要将异常捕获。使用try和catch语句块来捕获异常，有时候还会用到finally。

对于上述三个关键词所构成的语句块，try语句块是必不可少的，catch和finally语句块可以根据情况选择其一或者全选。你可以把可能发生错误或出现问题的语句放到try语句块中，将异常发生后要执行的语句放到catch语句块中，而finally语句块里面放置的语句，不管异常是否发生，它们都会被执行。

你可能想说，那我把所有有关的代码都放到try语句块中不就妥当了吗？可是你需要知道，捕获异常对于系统而言，其开销非常大，所以应尽量减少该语句块中放置的语句。

在/home/project/目录下新建CatchException.java

public class CatchException {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 下面定义了一个try语句块

            System.out.println("I am try block.");

            Class<?> tempClass = Class.forName("");    
            // 声明一个空的Class对象用于引发“类未发现异常”
            System.out.println("Bye! Try block.");

        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // 下面定义了一个catch语句块
            System.out.println("I am catch block.");

            e.printStackTrace();
            //printStackTrace()的意义在于在命令行打印异常信息在程序中出错的位置及原因

            System.out.println("Goodbye! Catch block.");

        } finally {
            // 下面定义了一个finally语句块
            System.out.println("I am finally block.");
        }
    }
}

编译运行：

$ javac CatchException.java
$ java CatchException
I am try block.
I am catch block.
java.lang.ClassNotFoundException:
        at java.lang.Class.forName0(Native Method)
        at java.lang.Class.forName(Unknown Source)
        at CatchException.main(CatchException.java:8)
Goodbye! Catch block.
I am finally block.

在一段代码中，可能会由于各种原因抛出多种不同的异常，而对于不同的异常，我们希望用不同的方式来处理它们，而不是笼统的使用同一个方式处理，在这种情况下，可以使用异常匹配，当匹配到对应的异常后，后面的异常将不再进行匹配。

编程实例
在/home/project/目录下新建源代码文件MultipleCapturesDemo.java

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;

public class MultipleCapturesDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            new FileInputStream("");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("IO 异常");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("发生异常");
        }
    }
}

编译运行：

$ javac MultipleCapturesDemo.java
$ java MultipleCapturesDemo
IO 异常

自定义异常

在处理异常时，并不要求抛出的异常同 catch 所声明的异常完全匹配，子类的对象也可以匹配父类的处理程序。比如异常 A 继承于异常 B，那么在处理多个异常时，一定要将异常 A 放在异常 B 之前捕获，如果将异常 B 放在异常 A 之前，那么将永远匹配到异常 B，异常 A 将永远不可能执行，并且编译器将会报错。

尽管 Java SE 的 API 已经为我们提供了数十种异常类，然而在实际的开发过程中，你仍然可能遇到未知的异常情况。此时，你就需要对异常类进行自定义。

自定义一个异常类非常简单，只需要让它继承 Exception 或其子类就行。在自定义异常类的时候，建议同时提供无参构造方法和带字符串参数的构造方法，后者可以为你在调试时提供更加详细的信息。

百闻不如一见，下面我们尝试自定义一个算术异常类。

在/home/project/目录下创建一个MyAriException类。

主要的代码如下：

// MyAriException.java
public class MyAriException extends ArithmeticException {
    //自定义异常类，该类继承自ArithmeticException

    public MyAriException() {

    }
    //实现默认的无参构造方法

    public MyAriException(String msg) {
        super(msg);
    }
    //实现可以自定义输出信息的构造方法，将待输出信息作为参数传入即可
}

添加一个ExceptionTest类作为测试用，在该类的main()方法中，可以尝试使用throw抛出自定义的异常。

代码片段如下：

// ExceptionTest.java
import java.util.Arrays;

public class ExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[5];
        //声明一个长度为5的数组

        Arrays.fill(array, 5);
        //将数组中的所有元素赋值为5

        for (int i = 4; i > -1; i--) {
            //使用for循环逆序遍历整个数组，i每次递减

            if (i == 0) {
            // 如果i除以了0，就使用带异常信息的构造方法抛出异常

                throw new MyAriException("There is an exception occured.");
            }

            System.out.println("array[" + i + "] / " + i + " = " + array[i] / i);
            // 如果i没有除以0，就输出此结果
        }
    }
}

检查一下代码，点击编译并运行，期待中的自定义错误信息就展现在控制台中了：

$ javac ExceptionTest.java MyAriException.java
$ java ExceptionTest
array[4] / 4 = 1
array[3] / 3 = 1
array[2] / 2 = 2
array[1] / 1 = 5
Exception in thread "main" MyAriException: There is an exception occured.
    at ExceptionTest.main(ExceptionTest.java:17)