• 第十二章 –– 异常

    第1章 异常

    什么是异常？Java代码在运行时期发生的问题就是异常。

    在Java中，把异常信息封装成了一个类。当出现了问题时，就会创建异常类对象并抛出异常相关的信息（如异常出现的位置、原因等）。

    1.1 异常的继承体系

    在Java中使用Exception类来描述异常。

     

    查看API中Exception的描述，Exception 类及其子类是 Throwable 的一种形式，它用来表示java程序中可能会产生的异常，并要求对产生的异常进行合理的异常处理。

     

    继续观察，我们可以发现Exception有继承关系，它的父类是Throwable。Throwable是Java 语言中所有错误或异常的超类，即祖宗类。

     

    另外，在异常Exception类中，有一个子类要特殊说明一下，RuntimeException子类，RuntimeException及其它的子类只能在Java程序运行过程中出现。

     

     

    我们再来观察Throwable类，能够发现与异常Exception平级的有一个Error，它是Throwable的子类，它用来表示java程序中可能会产生的严重错误。解决办法只有一个，修改代码避免Error错误的产生。

     

     

    异常继承体系总结：

    整个异常体系 ：重要
Throwable(生病)
    Error （不可治愈的疾病）      错误：宕机，断点，海啸
    Exception （能治愈的疾病）      ： 异常，程序员能处理
    非RuntimeExcetion   非运行时期异常,编译器异常，要求我们在编译器就必须进行处理
    RuntimeException（运行时期异常 ）

    1.2 异常与错误的区别

    异常：指程序在编译、运行期间发生了某种异常(XxxException)，我们可以对异常进行具体的处理。若不处理异常，程序将会结束运行。

    l 异常的产生演示如下：

    public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[3];
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[3]);
    // 该句运行时发生了数组索引越界异常ArrayIndexOutOfBoundsException，由于没有处理异常，导致程序无法继续执行，程序结束。
    System.out.println("over"); // 由于上面代码发生了异常，此句代码不会执行
}

     

    错误：指程序在运行期间发生了某种错误(XxxError)，Error错误通常没有具体的处理方式，程序将会结束运行。Error错误的发生往往都是系统级别的问题，都是jvm所在系统发生的，并反馈给jvm的。我们无法针对处理，只能修正代码。

    l 错误的产生演示如下：

    public static void main(String[] args) {
	int[] arr = new int[1024*1024*100];
	//该句运行时发生了内存溢出错误OutOfMemoryError，开辟了过大的数组空间，导致JVM在分配数组空间时超出了JVM内存空间，直接发生错误。
}

    1.3 异常的产生过程解析

    先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。

    l 工具类

    class ArrayTools{
	//对给定的数组通过给定的角标获取元素。
	public static int getElement(int[] arr,int index)	{
		int element = arr[index];
		return element;
	}
}

    l 测试类

    class ExceptionDemo2 {
	public static void main(String[] args) 	{
		int[] arr = {34,12,67};
		int num = ArrayTools.getElement(arr,4)
				System.out.println("num="+num);
		System.out.println("over");
	}
}

     

    l 上述程序执行过程图解：

     

     

    1.4 抛出异常throw

    在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如，在定义方法时，方法需要接受参数。那么，当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。

    在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。那么，抛出一个异常具体如何操作呢？

    l 1,创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。

    l 2,需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢？怎么将这个异常对象传递到调用者处呢？通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象；

    throw用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。

    使用格式：

    throw new 异常类名(参数);

    例如：

    throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");

    l 下面是异常类ArrayIndexOutOfBoundsException与NullPointerException的构造方法

     

    学习完抛出异常的格式后，我们通过下面程序演示下throw的使用。

    l 编写工具类，提供获取数组指定索引处的元素值

    class ArrayTools{
	//通过给定的数组，返回给定的索引对应的元素值。
	public static int getElement(int[] arr,int index)	{
		/*
若程序出了异常，JVM它会打包异常对象并抛出。但是它所提供的信息不够给力。想要更清晰，需要自己抛出异常信息。
下面判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
		 */
		if(arr==null){
			throw new NullPointerException("arr指向的数组不存在");
		}
		if(index<0 || index>=arr.length){
			throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("错误的角标，"+index+"索引在数组中不存在");
		}
		int element = arr[index];
		return element;
	}
}

    l 测试类

    class ExceptionDemo3 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = {34,12,67}; //创建数组
		int num = ArrayTools.getElement(null,2);// 调用方法，获取数组中指定索引处元素
		//int num = ArrayTools.getElement(arr,5);// 调用方法，获取数组中指定索引处元素
		System.out.println("num="+num);//打印获取到的元素值
	}
}

     

    1.5 声明异常throws

    声明：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理（稍后讲解该方式），那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。

    声明异常格式：

    修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2… {   }

    声明异常的代码演示：

    class Demo{
	/*
如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明。
	 */
	public void show(int x)throws Exception	{
		if(x>0){
			throw new Exception();
		} else {
			System.out.println("show run");
		}
	}
}

    throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。

    多个异常的情况，例如:

    public static int getElement(int[] arr,int index) throws NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException {
	if(arr==null){
		throw new NullPointerException("arr指向的数组不存在");
	}
	if(index<0 || index>=arr.length){
		throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("错误的角标，"+index+"索引在数组中不存在");
	}
	int element = arr[index];
	return element;
}

    1.6 捕获异常try…catch…finally

    捕获：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理

    捕获异常格式：

    try {
	//需要被检测的语句。
}
catch(异常类 变量) { //参数。
	//异常的处理语句。
}
finally {
	//一定会被执行的语句。
}

    try：该代码块中编写可能产生异常的代码。

    catch：用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。

    finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。

    演示如下：

    class ExceptionDemo{
	public static void main(String[] args){ //throws ArrayIndexOutOfBoundsException
		try	{
			int[] arr = new int[3];
			System.out.println( arr[5] );// 会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException
			当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
		}
		catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { //括号中需要定义什么呢？try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型。 
			System.out.println("异常发生了");
		} finally {
			arr = null; //把数组指向null，通过垃圾回收器，进行内存垃圾的清除
		}
		System.out.println("程序运行结果");
	}
}

    1.7 try…catch…finally异常处理的组合方式

    l try catch finally组合：检测异常，并传递给catch处理，并在finally中进行资源释放。

    l try catch组合 : 对代码进行异常检测，并对检测的异常传递给catch处理。对异常进行捕获处理。

    void show(){ //不用throws 
	try{
		throw new Exception();//产生异常，直接捕获处理
	}catch(Exception e){
		//处理方式
	}
}

    l 一个try 多个catch组合 : 对代码进行异常检测，并对检测的异常传递给catch处理。对每种异常信息进行不同的捕获处理。

    void show(){ //不用throws 
	try{
		throw new Exception();//产生异常，直接捕获处理
	}catch(XxxException e){
		//处理方式
	}catch(YyyException e){
		//处理方式
	}catch(ZzzException e){
		//处理方式
	}
}

    注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。

     

    l try finally 组合: 对代码进行异常检测，检测到异常后因为没有catch，所以一样会被默认jvm抛出。异常是没有捕获处理的。但是功能所开启资源需要进行关闭，所有finally。只为关闭资源。

    void show(){//需要throws 
	try{
		throw new Exception();
	}finally {
		//释放资源
	}
}

     

    1.8 运行时期异常

    l RuntimeException和他的所有子类异常,都属于运行时期异常。NullPointerException,ArrayIndexOutOfBoundsException等都属于运行时期异常.

    l 运行时期异常的特点:

    l 方法中抛出运行时期异常,方法定义中无需throws声明,调用者也无需处理此异常

    l 运行时期异常一旦发生,需要程序人员修改源代码.

    class ExceptionDemo{
	public static void main(String[] args){
		method();
	}
	public static void method(){
		throw new RuntimeException();
	}
}

    1.9 异常在方法重写中细节

    l 子类覆盖父类方法时，如果父类的方法声明异常，子类只能声明父类异常或者该异常的子类，或者不声明。

    例如：

    class Fu {
	public void method () throws RuntimeException {
	}
}
class Zi extends Fu {
	public void method() throws RuntimeException { }  //抛出父类一样的异常
	//public void method() throws NullPointerException{ } //抛出父类子异常
}

     

    l 当父类方法声明多个异常时，子类覆盖时只能声明多个异常的子集。

    例如：

    class Fu {
	public void method () throws NullPointerException, ClassCastException{
	}
}
class Zi extends Fu {
	public void method()throws NullPointerException, ClassCastException { }  	public void method() throws NullPointerException{ } //抛出父类异常中的一部分
	public void method() throws ClassCastException { } //抛出父类异常中的一部分
}

    3、当被覆盖的方法没有异常声明时，子类覆盖时无法声明异常的。

    例如：

    class Fu {
	public void method (){
	}
}
class Zi extends Fu {
	public void method() throws Exception { }//错误的方式
}

    举例：父类中会存在下列这种情况，接口也有这种情况

    问题：接口中没有声明异常，而实现的子类覆盖方法时发生了异常，怎么办？

    答：无法进行throws声明，只能catch的捕获。万一问题处理不了呢？catch中继续throw抛出，但是只能将异常转换成RuntimeException子类抛出。

    interface Inter {
	public abstract void method();
}
class Zi implements Inter {
	public void method(){ //无法声明 throws Exception
		int[] arr = null;
		if (arr == null) {
			//只能捕获处理
			try{
				throw new Exception(“哥们，你定义的数组arr是空的!”);
			} catch(Exception e){
				System.out.println(“父方法中没有异常抛出，子类中不能抛出Exception异常”);
				//我们把异常对象e，采用RuntimeException异常方式抛出
				throw new RuntimeException(e);
			}
		}
	}
}

    1.10 异常中常用方法

    在Throwable类中为我们提供了很多操作异常对象的方法，常用的如下：

     

    l getMessage方法：返回该异常的详细信息字符串，即异常提示信息

    l toString方法：返回该异常的名称与详细信息字符串

    l printStackTrace：在控制台输出该异常的名称与详细信息字符串、异常出现的代码位置

    异常的常用方法代码演示：

    try {
	Person p= null;
	if (p==null) {
		throw new NullPointerException(“出现空指针异常了，请检查对象是否为null”);
	}
} catch (NullPointerException e) {
	String message = e.getMesage();
	System.out.println(message ); 
	String result = e.toString();
	System.out.println(result);
	e.printStackTrace(); 
}

    第2章 自定义异常

    在上述代码中，发现这些异常都是JDK内部定义好的，并且这些异常不好找。书写时也很不方便，那么能不能自己定义异常呢？

    之前的几个异常都是java通过类进行的描述。并将问题封装成对象，异常就是将问题封装成了对象。这些异常不好认，书写也很不方便，能不能定义一个符合我的程序要求的异常名称。既然JDK中是使用类在描述异常信息，那么我们也可以模拟Java的这种机制，我们自己定义异常的信息，异常的名字，让异常更符合自己程序的阅读。准确对自己所需要的异常进行类的描述。

    2.1 自定义异常类的定义

    通过阅读异常源代码：发现java中所有的异常类，都是继承Throwable，或者继承Throwable的子类。这样该异常才可以被throw抛出。

    说明这个异常体系具备一个特有的特性：可抛性：即可以被throw关键字操作。

    并且查阅异常子类源码，发现每个异常中都调用了父类的构造方法，把异常描述信息传递给了父类，让父类帮我们进行异常信息的封装。

    例如NullPointerException异常类源代码：

    public class NullPointerException extends RuntimeException {
	public NullPointerException() {
		super();//调用父类构造方法
	}
	public NullPointerException(String s) {
		super(s);//调用父类具有异常信息的构造方法
	}
}

    现在，我们来定义个自己的异常，即自定义异常。

    格式：

    Class 异常名 extends Exception{ //或继承RuntimeException
	public 异常名(){
	}
	public 异常名(String s){ 
		super(s); 
	}
}

     

    l 自定义异常继承Exception演示

    class MyException extends Exception{
	/*
为什么要定义构造函数，因为看到Java中的异常描述类中有提供对异常对象的初始化方法。
	 */
	public MyException(){
		super();
	}
	public MyException(String message)	{
		super(message);// 如果自定义异常需要异常信息，可以通过调用父类的带有字符串参数的构造函数即可。
	}
}

     

    l 自定义异常继承RuntimeException演示

    class MyException extends RuntimeException{
	/*
为什么要定义构造函数，因为看到Java中的异常描述类中有提供对异常对象的初始化方法。
	 */
	MyException(){
		super();
	}
	MyException(String message)	{
		super(message);// 如果自定义异常需要异常信息，可以通过调用父类的带有字符串参数的构造函数即可。
	}
}

     

    2.2 自定义异常的练习

    定义Person类，包含name与age两个成员变量。

    在Person类的有参数构造方法中，进行年龄范围的判断，若年龄为负数或大于200岁，则抛出NoAgeException异常，异常提示信息“年龄数值非法”。

    要求：在测试类中，调用有参数构造方法，完成Person对象创建，并进行异常的处理。

    l 自定义异常类

    class NoAgeException extends Exception{
	NoAgeException() {
		super();
	}

	NoAgeException(String message)	{
		super(message);
	}
}

    l Person类

    class Person{
	private String name;
	private int age;
	Person(String name,int age) throws NoAgeException	{
		//加入逻辑判断。
		if(age<0 || age>200)	{
			throw new NoAgeException(age+",年龄数值非法");
		}
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	//定义Person对象对应的字符串表现形式。覆盖Object中的toString方法。
	public String toString()	{
		return "Person[name="+name+",age="+age+"]";
	}
}

    l 测试类

    class ExceptionDemo{
	public static void main(String[] args) {
		try {
			Person p = new Person("xiaoming",20);
			System.out.println(p);
		}
		catch (NoAgeException ex){
			System.out.println("年龄异常啦");
		}
		System.out.println("over");
	}
}

     

    总结一下，构造函数到底抛出这个NoAgeException是继承Exception呢？还是继承RuntimeException呢？

    l 继承Exception，必须要throws声明，一声明就告知调用者进行捕获，一旦问题处理了调用者的程序会继续执行。

    l 继承RuntimeExcpetion,不需要throws声明的，这时调用是不需要编写捕获代码的，因为调用根本就不知道有问题。一旦发生NoAgeException，调用者程序会停掉，并有jvm将信息显示到屏幕，让调用者看到问题，修正代码。

    第3章 总结

    3.1 知识点总结

    l 异常：就是程序中出现的不正常的现象(错误与异常)

    l 异常的继承体系:

    Throwable: 它是所有错误与异常的超类（祖宗类）
|- Error 错误，修改java源代码
|- Exception 编译期异常, javac.exe进行编译的时候报错
|- RuntimeException 运行期异常, java出现运行过程中出现的问题

    l 异常处理的两种方式：

    l 1，出现问题，自己解决 try…catch…finally

    try{
可能出现异常的代码
} catch(异常类名  对象名){
    异常处理代码 
} finally {
异常操作中一定要执行的代码
}

    l 2，出现问题，别人解决 throws

    格式：

    修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2,...{}
public void method() throws Exception{}

     

    l 异常分类

    异常的根类是Throwable，其下有两个子类：Error与Exception，平常所说的异常指Exception。

    l 严重错误Error，无法通过处理的错误

    l 编译时异常Exception，编译时无法编译通过。如日期格式化异常

    l 运行时异常RuntimeException，是Exception的子类，运行时可能会报错，可以不处理。如空指针异常

     

    l 异常基本操作

    l 创建异常对象

    l 抛出异常

    l 处理异常：

    l 捕获处理，将异常获取，使用try/catch做分支处理

    try{
	需要检测的异常；
}  catch(异常对象) {
	通常我们只使用一个方法：printStackTrace打印异常信息
}

    l 声明抛出处理，出现异常后不处理，声明抛出给调用者处理。

       方法声明上加throws  异常类名

    l 注意：异常的处理，指处理异常的一种可能性，即有了异常处理的代码，不一定会产生异常。如果没有产生异常，则代码正常执行，如果产生了异常，则中断当前执行代码，执行异常处理代码。

     

    l 异常注意事项

    l 多异常处理

    捕获处理：

    1多个异常可以分别处理

    2多个异常一次捕获多次处理

    3多个异常一次捕获，采用同一种方式处理

    声明抛出异常：

    声明上使用,一次声明多个异常

     

    l 运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出

    l 如果父类抛出了多个异常,子类覆盖父类方法时,只能抛出相同的异常或者是他的子集

    l 父类方法没有抛出异常，子类覆盖父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出

    l 当多异常处理时，捕获处理，前边的类不能是后边类的父类

     

    l 自定义异常

    如果Java没有提供你需要的异常，则可以自定义异常类。

    定义方法：编译时异常继承Exception，运行时异常继承RuntimeException。

    面试题

    1. finally 返回路劲面试题(面试题)

            finally ：在正常情况下，肯定执行的代码
            在try中return，在finally中修改:
            //返回路径：每次碰到return就会在返回路径中临时存储这个被返回的值，无论方法内有任何的改变，返回路径中的这个值一致不变。
            代码：
    public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		Test1 t = new Test1();
		int method = t.method();
		System.out.println(method);
	}
}

class Test1 {
	public int method() {
		int i = 0;
		try {
			System.out.println(1 / 0); // 这里存在异常, 导致下面一句无法运行 return i
			return i;
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			i = 200;
			System.out.println("我一定会运行");
		}
		return i; // 执行这句话, return 200;
	}
	// 返回路径：每次碰到return就会在返回路径中临时存储这个被返回的值，无论方法内有任何的改变，返回路径中的这个值一致不变。
}

    2、 throw 和throws 的区别是什么(面试题)

              throw
                定义在方法中，后边跟的是异常对象
                同时只能抛出一个异常对象
               
              throws
                定义在方法的声明上，后边跟的是异常的类型
                后边同时可以跟多个数据类型
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