异常
软件程序在运行过程中，非常可能遇到问题，我们称之为异常，英文是：Exception，意思是例外。遇到这些例外情况，或者叫异常，我们怎么让写的程序做出合理的处理，安全的退出，而不至于程序崩溃呢?
1.异常产生的原因及使用原则
在 Java 中一个异常的产生，主要有如下三种原因：
- Java 内部错误发生异常，Java 虚拟机产生的异常。
- 编写的程序代码中的错误所产生的异常，例如空指针异常、数组越界异常等。这种异常称为未检査的异常，一般需要在某些类中集中处理这些异常。
- 通过 throw 语句手动生成的异常，这种异常称为检査的异常，一般用来告知该方法的调用者一些必要的信息。
Java 通过面向对象的方法来处理异常。在一个方法的运行过程中，如果发生了异常，则这个方法会产生代表该异常的一个对象，并把它交给运行时的系统，运行时系统寻找相应的代码来处理这一异常。
我们把生成异常对象，并把它提交给运行时系统的过程称为拋出（throw）异常。运行时系统在方法的调用栈中查找，直到找到能够处理该类型异常的对象，这一个过程称为捕获（catch）异常。
Java 异常强制用户考虑程序的强健性和安全性。异常处理不应用来控制程序的正常流程，其主要作用是捕获程序在运行时发生的异常并进行相应处理。编写代码处理某个方法可能出现的异常，可遵循如下三个原则：
- 在当前方法声明中使用 try catch 语句捕获异常。
- 一个方法被覆盖时，覆盖它的方法必须拋出相同的异常或异常的子类。
- 如果父类抛出多个异常，则覆盖方法必须拋出那些异常的一个子集，而不能拋出新异常。
2.异常的类型
在 Java 中所有异常类型都是内置类 java.lang.Throwable 类的子类，即 Throwable 位于异常类层次结构的顶层。Throwable 类下有两个异常分支 Exception 和 Error，如图所示。
Throwable 类是所有异常和错误的父类，下面有 Error 和 Exception 两个子类分别表示错误和异常。其中异常类 Exception 又分为运行时异常和非运行时异常，这两种异常有很大的区别，也称为不检查异常（Unchecked Exception）和检查异常（Checked Exception）。
- Exception 类用于用户程序可能出现的异常情况，它也是用来创建自定义异常类型类的类。
- Error 定义了在通常环境下不希望被程序捕获的异常。Error 类型的异常用于 Java 运行时由系统显示与运行时系统本身有关的错误。堆栈溢出是这种错误的一例。
- 本章不讨论关于 Error 类型的异常处理，因为它们通常是灾难性的致命错误，不是程序可以控制的。本章接下来的内容将讨论 Exception 类型的异常处理。
运行时异常都是 RuntimeException 类及其子类异常，如 NullPointerException、IndexOutOfBoundsException 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。这些异常一般由程序逻辑错误引起，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。
非运行时异常是指 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、ClassNotFoundException 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。下表中列出了一些常见的异常类型及它们的作用。
| 异常类型 | 说明 |
|---|---|
| Exception | 异常层次结构的根类 |
| RuntimeException | 运行时异常，多数 java.lang 异常的根类 |
| ArithmeticException | 算术谱误异常，如以零做除数 |
| ArraylndexOutOfBoundException | 数组大小小于或大于实际的数组大小 |
| NullPointerException | 尝试访问 null 对象成员，空指针异常 |
| ClassNotFoundException | 不能加载所需的类 |
| NumberF ormatException | 数字转化格式异常，比如字符串到 float 型数字的转换无效 |
| IOException | I/O 异常的根类 |
| F ileN otF oundException | 找不到文件 |
| EOFException | 文件结束 |
| InterruptedException | 线程中断 |
| IllegalArgumentException | 方法接收到非法参数 |
| ClassCastException | 类型转换异常 |
| SQLException | 操作数据库异常 |
3.异常的处理
1.捕获异常
捕获异常是通过3个关键词来实现的：try-catch-finally。用try来执行一段程序，如果出现异常，系统抛出一个异常，可以通过它的类型来捕捉(catch)并处理它，最后一步是通过finally语句为异常处理提供一个统一的出口，finally所指定的代码都要被执行(catch语句可有多条;finally语句最多只能有一条，根据自己的需要可有可无)。如图所示。
上面过程详细解析：
1. try：
try语句指定了一段代码，该段代码就是异常捕获并处理的范围。在执行过程中，当任意一条语句产生异常时，就会跳过该条语句中后面的代码。代码中可能会产生并抛出一种或几种类型的异常对象，它后面的catch语句要分别对这些异常做相应的处理。
一个try语句必须带有至少一个catch语句块或一个finally语句块 。
注意事项
当异常处理的代码执行结束以后，不会回到try语句去执行尚未执行的代码。
2. catch：
n-每个try语句块可以伴随一个或多个catch语句，用于处理可能产生的不同类型的异常对象。
n-常用方法，这些方法均继承自Throwable类 。
u-toString ()方法，显示异常的类名和产生异常的原因
u-getMessage()方法，只显示产生异常的原因，但不显示类名。
u-printStackTrace()方法，用来跟踪异常事件发生时堆栈的内容。
n-catch捕获异常时的捕获顺序：
u-如果异常类之间有继承关系，在顺序安排上需注意。越是顶层的类，越放在下面，再不然就直接把多余的catch省略掉。 也就是先捕获子类异常再捕获父类异常。
2. finally：
n-有些语句，不管是否发生了异常，都必须要执行，那么就可以把这样的语句放到finally语句块中。
n-通常在finally中关闭程序块已打开的资源，比如：关闭文件流、释放数据库连接等。
try-catch-finally语句块的执行过程：
try-catch-finally程序块的执行流程以及执行结果比较复杂。
基本执行过程如下：
程序首先执行可能发生异常的try语句块。如果try语句没有出现异常则执行完后跳至finally语句块执行;如果try语句出现异常，则中断执行并根据发生的异常类型跳至相应的catch语句块执行处理。catch语句块可以有多个，分别捕获不同类型的异常。catch语句块执行完后程序会继续执行finally语句块。finally语句是可选的，如果有的话，则不管是否发生异常，finally语句都会被执行。
注意事项
- 即使try和catch块中存在return语句，finally语句也会执行。是在执行完finally语句后再通过return退出
- finally语句块只有一种情况是不会执行的，那就是在执行finally之前遇到了System.exit(0)结束程序运行
典型代码
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class Test8 {
public static void main(String[] args) {
FileReader reader = null;
try {
reader = new FileReader("d:/a.txt");
char c = (char) reader.read();
char c2 = (char) reader.read();
System.out.println("" + c + c2);
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (reader != null) {
reader.close();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
2.抛出异常
当CheckedException产生时，不一定立刻处理它，可以再把异常throws出去。
在方法中使用try-catch-finally是由这个方法来处理异常。但是在一些情况下，当前方法并不需要处理发生的异常，而是向上传递给调用它的方法处理。
如果一个方法中可能产生某种异常，但是并不能确定如何处理这种异常，则应根据异常规范在方法的首部声明该方法可能抛出的异常。
如果一个方法抛出多个已检查异常，就必须在方法的首部列出所有的异常，之间以逗号隔开。
注意事项
方法重写中声明异常原则：子类重写父类方法时，如果父类方法有声明异常，那么子类声明的异常范围不能超过父类声明的范围。
典型代码
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class Test9 {
public static void main(String[] args) {
try {
readFile("joke.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println("所需文件不存在！");
} catch (IOException e) {
System.out.println("文件读写错误！");
}
}
public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException,
IOException {
FileReader in = new FileReader(fileName);
int tem = 0;
try {
tem = in.read();
while (tem != -1) {
System.out.print((char) tem);
tem = in.read();
}
} finally {
in.close();
}
}
}
4.自定义异常
-
在程序中，可能会遇到JDK提供的任何标准异常类都无法充分描述清楚我们想要表达的问题，这种情况下可以创建自己的异常类，即自定义异常类。
-
自定义异常类只需从Exception类或者它的子类派生一个子类即可。
-
自定义异常类如果继承Exception类，则为受检查异常，必须对其进行处理;如果不想处理，可以让自定义异常类继承运行时异常RuntimeException类。
-
习惯上，自定义异常类应该包含2个构造器：一个是默认的构造器，另一个是带有详细信息的构造器。
示例：
自定义异常：
/**IllegalAgeException：非法年龄异常，继承Exception类*/
class IllegalAgeException extends Exception {
//默认构造器
public IllegalAgeException() {
}
//带有详细信息的构造器，信息存储在message中
public IllegalAgeException(String message) {
super(message);
}
}
自定义异常的使用:
class Person {
private String name;
private int age;
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setAge(int age) throws IllegalAgeException {
if (age < 0) {
throw new IllegalAgeException("人的年龄不应该为负数");
}
this.age = age;
}
public String toString() {
return "name is " + name + " and age is " + age;
}
}
public class TestMyException {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person();
try {
p.setName("Lincoln");
p.setAge(-1);
} catch (IllegalAgeException e) {
e.printStackTrace();
System.exit(-1);
}
System.out.println(p);
}
}
执行结果:
5.使用异常机制的建议
1.要避免使用异常处理代替错误处理，这样会降低程序的清晰性，并且效率低下。
2.处理异常不可以代替简单测试---只在异常情况下使用异常机制。
3.不要进行小粒度的异常处理---应该将整个任务包装在一个try语句块中。
4.异常往往在高层处理(先了解!后面做项目会说!) 。