理解Java异常处理机制

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1.以下是异常的基本介绍：Java异常层次结构图 如下

       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，结构如上图（以上结构图中的子类异常并不是所有的，只是标注了一些重要的常见的异常）。

       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（VirtualMachineError），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。

       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。

　　Exception 和 RuntimeException 的区别：

　　　　1.Exception 表示程序运行过程中可能出现的非正常状态，RuntimeException表示虚拟机非通常操作中可能遇到的异常，是一种常见运行错误。Java编译器要求方法必须声明抛出可能发生的非运行时异常，但并不要求必须声明抛出未被捕获的运行时异常，即 Exception 定义了必须处理的异常，而 RuntimeException 定义的异常可以选择性的进行处理。

　　　　2.RuntimeException 是 Exception 的子类。

2.异常的处理

　　在Java中，如果某个方法抛出异常，既可以在当前方法中进行捕捉，然后处理该异常，也可以将该异常向上抛出，由方法调用者来处理。

　　a>.Java的异常捕获结构由try、cache和finally3个部分组成，例如：

try {
    // 可能会抛出异常的代码块
    int result = 2 / 0;
    System.out.print("运算结果：" + result);
 5 } catch (ArithmeticException e) {
    // 对异常1的处理
    System.out.print("出现了算术异常");
} catch (Exception e) {
    // 对异常2的处理
    // 以此类推还可以加各种异常的处理，由上图结构可知，Exception是运行时异常的父类，所以所有异常都能被exception接收，一般情况下如果没有对特定异常的特殊处理catch写exception就可以了
    e.printStackTrace();// 打印异常的堆栈信息
} finally {
    // 程序代码块 -- 异常处理结构最后处理的部分
}

　　try 语句块：用于执行可能有异常的代码块。其后可接零个或多个catch块，如果没有catch块，则必须跟一个finally块。

　　catch语句块：一个try catch结构中可以有多个catch，捕获不同的异常做不同的异常处理，没有特殊需求，一般用一个Exception就可以了

　　异常捕获范围问题：多个catch的时候，所有捕获范围小的异常必须放在捕获范围大的异常之前，否则程序在编译时就会出现错误提示。参考异常结构图，例如上面的代码段，把 Exception 和 ArithmeticException 交换位置，Exception在前， 由异常结构图可知，Exception是ArithmeticException 的父类，所以有算术异常的时候，Exception也可以捕获该异常，后面添加 ArithmeticException 已经没有用了，故而会直接编译报错。

　　finally语句块：一个try catch结构中finally可写可不写，有finally语句块的时候，表示不管是否有异常该代码块一定会被执行，一般常用于输入流、输出流关闭。

　　注意：面试常被问的地方：如果在try里面有return，finally是否执行。答：finally语句块依旧会被执行，在try语句块中的return之前执行

　　以下4中特殊情况finally不会执行：

• • 在finally语句块中发生了异常
  • 在前面的代码中使用了System.exit()退出程序
  • 程序所在线程死亡
  • 关闭CPU

　　b>.throws，throw

　　某个方法可能会发生异常，但不想在当前方法中处理这个异常，则可以使用 throws，throw 关键字在方法中抛出异常。

　　throws关键字通常被应用在声明方法时，用来指定方法可能抛出的异常（多个异常可用逗号分隔 ），语法如下：

public static void main(String[] args) {
    try{
        test();
    }catch(ArithmeticException e){
        System.out.print("test()方法抛出算术异常");
    }
}
    
public static void test() throws ArithmeticException{
    int result = 3/0;
}

　　使用throws 关键字将异常抛给上一级以后，如果不想处理该异常，可以继续向上抛出，如果main() throws Exception 就相当于交给JVM进行异常处理。

　　throw 关键字通常用于方法体中，并且抛出一个异常对象。程序执行到throw语句时立即终止，它后面的语句都不执行。

public static void main(String[] args) {
　　 try {
   　 　throw new Exception("抛着玩的");
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
程序运行结果：

java.lang.Exception: 抛着玩的
    at test.TestException2.main(TestException2.java:11)

　　由于存在了throw关键字，本程序会手工抛出一个异常类的实例化对象，而此时程序必须使用 try...catch 语句进行处理，或者在方法上增加一个throws声明，否则程序会编译出错。

　　throw 和 throws 的区别：

　　　　throw：用户手工抛出异常类的实例化对象；

　　　　throws：用于方法的声明上，表示此方法不处理异常，而将异常

　　c>.自定义异常

　　使用Java内置的异常类可以描述在编程时出现的大部分异常情况。除此之外，用户只需继承Exception类即可自定义异常类。

　　在程序中使用自定义异常类，大体可分为以下几个步骤。
　　（1）创建自定义异常类。
　　（2）在方法中通过throw关键字抛出异常对象。
　　（3）如果在当前抛出异常的方法中处理异常，可以使用try-catch语句捕获并处理；否则在方法的声明处通过throws关键字指明要抛出给方法调用者的异常，继续进行下一步操作。
　　（4）在出现异常方法的调用者中捕获并处理异常。

public class MyException extends Exception { // 定义异常类
    public MyException(String errMessage){
        super(errMessage);
    }
}

public static int avg(int num1, int num2) throws MyException {
    if (num1 < 0 || num2 < 0) {
        throw new MyException("不可以使用负数");
    }
    if (num1 > 100 || num2 > 100) {
        throw new MyException("数值太大了");
    }
    return (num1 + num2) / 2;
}

public static void main(String[] args) {
    try {
        int result = avg(103, 150);
        System.out.print(result);
    } catch (MyException e) {
        System.out.print(e);
    }
}

运行结果：
　　test.MyException: 数值太大了

3.常见异常类

• NullPointerException   空指针异常。当应用试图在要求使用对象的地方使用了null时，抛出该异常。譬如：调用null对象的实例方法、访问null对象的属性、计算null对象的长度、使用throw语句抛出null等等。
• ClassCastException    类型转换异常
• ClassNotFoundException  未找到相应的类异常
• ArithmeticException    算术异常
• ArrayIndexOutOfBoundsException  数组索引越界异常
• ArrayStoreException  数组中包含不兼容的值抛出的异常
• SQLException   操作数据库异常类
• NoSuchFieldException   字段未找到异常

• NoSuchMethodException   方法未找到抛出的异常

• NumberFormatException    字符串转换为数字抛出的异常
• NegativeArraySizeException    数组长度为负异常
• StringIndexOutOfBoundsException 字符串索引超出范围抛出的异常
• IOException　　操作输入流和输出流时可能出现的异常
• IllegalArgumentException    非法参数异常
• InstantiationException  当应用程序试图使用Class类中的newInstance()方法创建一个类的实例，而指定的类对象无法被实例化时，抛出该异常
• ArrayStoreException    数组中包含不兼容的值抛出的异常
• SecurityException    安全性异常
• EOFException      文件已结束异常
• FileNotFoundException     文件未找到异常
• NumberFormatException      字符串转换为数字抛出的异常
• IllegalAccessException     不允许访问某类异常