1. 异常
1.1 异常概念
概念：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终导致JVM的非正常停止。
在Java的面向对象的编程语言中，异常本身就是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。
方法调用流程：
Java虚拟机用方法调用栈（method invocation stack）来跟踪每个线程中一系列的方法调用过程。该堆栈保存了每个调用方法的本地信息（比如方法的局部变量）。每个线程都有一个独立的方法调用栈。对于Java应用程序的主线程，堆栈底部是程序的入口方法main()。当一个新方法被调用时，Java虚拟机把描述该方法的栈结构置入栈顶，位于栈顶的方法为正在执行的方法。
当一个方法正常执行完毕，Java虚拟机会从调用栈中弹出该方法的栈结构，然后继续处理前一个方法。如果在执行方法的过程中抛出异常，则Java虚拟机必须找到能捕获该异常的catch代码块。它首先查看当前方法是否存在这样的catch代码块，如果存在，那么就执行该catch代码块；否则，Java虚拟机会从调用栈中弹出该方法的栈结构，继续到前一个方法中查找合适的catch代码块。在回溯过程中，如果Java虚拟机在某个方法中找到了处理该异常的代码块，则该方法的栈结构将成为栈顶元素，程序流程将转到该方法的异常处理代码部分继续执行。当Java虚拟机追溯到调用栈的底部的方法时，如果仍然没有找到处理该异常的代码块，按以下步骤处理。
（1）调用异常对象的printStackTrace()方法，打印来自方法调用栈的异常信息。
（2）如果该线程不是主线程，那么终止这个线程，其他线程继续正常运行。如果该线程是主线程（即方法调用栈的底部为main()方法），那么整个应用程序被终止。
异常处理机制的优点
在一些传统的编程语言，如C语言中，并没有专门处理异常的机制，程序员通常用方法的特定返回值来表示异常情况，并且程序的正常流程和异常流程都采用同样的流程控制语句。
Java语言按照面向对象的思想来处理异常，使得程序具有更好的可维护性。Java异常处理机制具有一下优点：
（1）把各种不同类型的异常情况进行分类，用Java类来表示异常情况，这种类被称为异常类。把异常情况表示成异常类，可以充分发挥类的可扩展和可重用的优势。
（2）异常流程的代码和正常流程的代码分离，提高了程序的可读性，简化了程序的结构。
（3）可以灵活的处理异常，如果当前方法有能力处理异常，就捕获并处理它，否则只需要抛出异常，由方法调用者来处理它。
1.2 异常体系
异常的根类：java.lang.Throwable，其中的两个子类：java.lang.Error 与 java.lang.Exception。
（1）Throwable体系：
- Error：无法通过处理的错误，只能事先避免。
- Exception：表示异常，产生的异常程序员可以通过代码纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。
（2）Throwable中常用方法：
- public void printStackTrace() : 打印异常详细信息（包含了异常类型，异常原因，还包括异常出现的位置）。
- public String getMessage(): 获取发生异常的原因（提示给用户的时候，就提示错误原因）。
- public String toString(): 获取异常的类型和异常描述信息（不常用）。
1.3 异常分类
（1）受检异常：
checked exception。是程序执行期间发生的严重事件的后果。
例如，如果程序想从磁盘读入数据，而系统找不到含有数据的文件，将会发生受检异常。
受检异常的所有类都是类 Exception 的子类。
Java 类库中的下列类表示受检异常：ClassNotFoundException、FileNotFoundException、IOException、NoSuchMethodException 及 WriteAbortedException。
（2）运行时异常：
runtime异常。通常是程序中逻辑错误的结果。
运行时异常的所有类都是类 RuntimeException 的子类，它是 Exception 的后代。
Java 类库中的下列类表示运行时异常：ArithmeticException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ClassCastException等。
（3）错误：
错误（error）是标准类 Error 或其后代类的一个对象，这样的类都成为错误类（errorclass）。
Error 是 Throwable 的后代。
一般的，错误是指发生了不正确的情况，如内存溢出。
2. 异常处理
2.1 try-catch 块
因为有输入操作而可能要处理 IOException 异常的代码段有如下形式：
try
{
//<其他代码>
anObject.readString(···); //可能抛出一个 IOException
//<更多其他的代码>
}
catch (IOException e)
{
//< 响应异常代码，可能含有下面这行：>
System.out.println(e.getMessage());
}
如果没有发生异常，则 try 块内的语句全部执行，然后执行 catch 块后的语句。如果在 try 块内发生了 IOException，则执行立即转到 catch 块。此时已经捕获了异常。
作为一个对象，每个异常都有存取方法 getMessage()，它返回抛出异常时创建的描述字符串。
在一个 try 块语句中，可能会抛出不同类型异常中的任意一个。在这样的 try 块后的 catch 块需要能捕获多个类的异常。为此可以在 try 块后写多个 catch 块。所以 catch 块出现的次序很重要。程序的执行流程进入到其参数与异常的类型相匹配的第一个 catch 块————按照出现的次序。
例如，下列 catch 块的次序不好，因为 FileNotFoundException 的 catch 块永远不会执行：
catch (IOException e)
{
···
}
catch (FileNotFoundException e)
{
···
}
按照这个次序，任何 I/O异常 都将被第一个 catch 块所捕获。因为 FileNotFoundException 派生于 IOException。
2.2 finally 语句
不论是否捕获到异常，总要执行 finally 后面的语句。一般地，为了统一处理程序出口，可将需公共处理的内容放到 finally 后的代码段中。
示例：
try {
startFaucet();
waterlawn();
} finally {
stopFaucet();
}
stopFaucet() 方法总被执行。try 后花括号中的代码成为保护代码。如果在保护代码内执行了 System.exit() 方法，将不执行 finally 后面的语句。
2.3 公共异常
（1）ArithmeticException
整数除法中，如果除数为 0 ，则发生该类异常，例如：
int i = 12 /0;
（2）NullPointerException
如果一个对象还没有实例化，那么访问该对象或调用它的方法将导致 NullPointerException 异常。例如：
image im [] = new image [4];
System.out.println(im[0].toString());
第一行创建了有 4 个元素的数组 im，每个元素都是 image 类型，系统为其进行初始化每个元素中的值为 null，表明它还没有指向任何实例。第二行要访问 im[0]，由于访问的是还没有进行实例化的空引用，因此导致 NullPointerException 异常。
（3）NegativeArraySizeException
按常规，数组的元素个数应该是一个大于等于 0 的整数。创建数组时，如果元素个数是个负数，则会引发 NegativeArraySizeException 异常。
（4）ArrayIndexOutOfBoundsException
Java 把数组看作是对象，并用 length 变量记录数组的大小。访问数组元素时，运行时环境根据 length 值检查下表的大小。如果数组下标越界，则将导致 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常。
（5）SecurityException
该类异常一般在浏览器内抛出。若 Applet 试图进行下述操作，则由 SecurityManager 类抛出此异常：
- 打开本地文件。
- 打开一个套接口，而不是返回到提供 Applet 的主机。
- 在运行时环境中运行另一个程序。
（6）ArrayStoreException
程序试图存取数组中错误的数据类型。
（7）FileNotFoundException
试图存取一个并不存在的文件。
（8）IOException
该异常是指通常的 I/O 错误。
3. 抛出异常
当程序员不在当前方法内处理异常，而是把异常抛出到调用方法中。在不能使用合理的方式解决不正常或意外事件的情形下，才抛出异常。
方法内执行 throw 语句时，需要创建一个对象，才会抛出一个异常。一般的形式是：
throw new IOException();
在说明方法时，具体格式如下：
<访问权限修饰符><返回值类型><方法名> (参数列表) throws 异常列表
紧接在关键字 throws 后面的是该方法内可能发生且不进行处理的所有异常列表。各异常之间以逗号分隔。
如果方法内含有一个抛出异常的 throw 语句，则在方法头需要添加一个 throws 子句，而不是在方法体内捕获异常。一般地，抛出异常及捕获异常应该在不同的方法内。在方法头中用 Java 保留字 throws 声明这个方法可能抛出的异常。在方法体中用 throw 抛出一个异常。