Java异常类

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翎野君_lingyejun 2022-07-28 13:54:32

文章标签 Java 异常子类 java 运行时异常 文章分类 Java 后端开发

异常指不期而至的各种状况，如：文件找不到、网络连接失败、非法参数等。异常是一个事件，它发生在程序运行期间，干扰了正常的指令流程。Java通过API中Throwable类的众多子类描述各种不同的异常。因而，Java异常都是对象，是Throwable子类的实例，描述了出现在一段编码中的错误条件。当条件生成时，错误将引发异常。

Java异常类层次结构图：

Java异常类_java

在 Java 中，所有的异常都有一个共同的祖先 Throwable（可抛出）。Throwable 指定代码中可用异常传播机制通过 Java 应用程序传输的任何问题的共性。
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。

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（Virtual MachineError），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。

这些错误表示故障发生于虚拟机自身、或者发生在虚拟机试图执行应用时，如Java虚拟机运行错误（Virtual MachineError）、类定义错误（NoClassDefFoundError）等。这些错误是不可查的（因为不知道什么时候会出现这类问题，不好指定同时也没有定义），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。在 Java中，错误通过Error的子类描述。

Exception（异常）:是程序本身可以处理的异常(很多错误提前可以预知如除数为0就会报错)。

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。

注意：异常和错误的区别：异常能被程序本身可以处理，错误是无法处理。

Java的异常(包括Exception和Error)按照编译器是否在编译期间检查分为可查的异常（checked exceptions）和不可查的异常（unchecked exceptions）。

可查异常（编译器要求必须处置的异常）：正确的程序在运行中，很容易出现的、情理可容的异常状况。可查异常虽然是异常状况，但在一定程度上它的发生是可以预计的，而且一旦发生这种异常状况，就必须采取某种方式进行处理。

除了RuntimeException及其子类（编译器不做检查如空指针异常）以外，其他的Exception类及其子类都属于可查异常。这种异常的特点是Java编译器会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，要么用try-catch语句捕获它，要么用throws子句声明抛出它，否则编译不会通过。

不可查异常(编译器不要求强制处置的异常):包括运行时异常（RuntimeException与其子类）和错误（Error）。

Exception 这种异常分两大类运行时异常和非运行时异常(编译异常)。程序中应当尽可能去处理这些异常。

按照程序执行的过程划分

运行时异常：都是RuntimeException类及其子类异常，如NullPointerException(空指针异常)、IndexOutOfBoundsException(下标越界异常)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。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。运行时异常的特点是Java编译器不会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，即使没有用try-catch语句捕获它，也没有用throws子句声明抛出它，也会编译通过( 如果所有方法都层层上抛获取的异常，最终JVM会进行处理，处理也很简单，就是打印异常消息和堆栈信息。如果抛出的是Error或RuntimeException，则该方法的调用者可选择处理该异常)。

非运行时异常（编译异常）：是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、SQLException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。

Java中的异常处理机制

在 Java 应用程序中，异常处理机制为：抛出异常，捕捉异常。

抛出异常：当一个方法出现错误引发异常时，方法创建异常对象并交付运行时系统，异常对象中包含了异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息。运行时系统负责寻找处置异常的代码并执行。

捕获异常：在方法抛出异常之后，运行时系统将转为寻找合适的异常处理器（exception handler）。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时，即为合适的异常处理器。运行时系统从发生异常的方法开始，依次回查调用栈中的方法，直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适的异常处理器，则运行时系统终止。同时，意味着Java程序的终止。

对于运行时异常、错误或可查异常，Java技术所要求的异常处理方式有所不同。

由于运行时异常（RuntimeException及其子类）的不可查性，为了更合理、更容易地实现应用程序，Java规定，运行时异常将由Java运行时系统自动抛出，允许应用程序忽略运行时异常（如：“除数为0”等ArithmeticException，是RuntimException的子类。而运行时异常将由运行时系统自动抛出，不需要使用throw语句）。

对于方法运行中可能出现的Error，当运行方法不欲捕捉时，Java允许该方法不做任何抛出声明。因为，大多数Error异常属于永远不能被允许发生的状况，也属于合理的应用程序不该捕捉的异常（在编写程序时不需要考虑Error）。

因为Java编译器会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，要么用try-catch语句捕获它，要么用throws子句声明抛出它，否则编译不会通过。

异常总是先被抛出，后被捕捉的。

任何Java代码都可以抛出异常，如：自己编写的代码、来自Java开发环境包中代码，或者Java运行时系统。无论是谁，都可以通过Java的throw语句抛出异常。

　 1.从方法中抛出的任何异常都必须使用throws子句。

　 2.捕捉异常通过try-catch语句或者try-catch-finally语句实现。

3.总体来说，Java规定：对于可查异常必须捕捉、或者声明抛出(throw)。允许忽略不可查的RuntimeException和Error。

　　例1：

package cn.czbk.no9;

public class ExceprtionTest {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int a=6;
        int b=0;
        /**
         * 除数为0,属于RuntimeException,属于不可查异常
         * 编译器不会对其做检查。
         * 运行时异常由系统jvm自动抛出不需要主动throw
         */
        int c=a/b;
        System.out.println(c);
    }
}

　　运行时异常由系统即JVM主动抛出不需要手动throw

Java异常类_子类_02

那么我们要让程序正常通过，就要处理这个运行时异常。

package cn.czbk.no9;

public class ExceprtionTest {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int a=6;
        int b=2;
        /**
         * 除数为0,属于RuntimeException,属于不可查异常
         * 编译器不会对其做检查。
         * 运行时异常由系统jvm自动抛出不需要主动throw
         */
        try {
            if(b==0){
                //在运行过程中出现的异常都是属于上面讲的异常类的实例
                throw new ArithmeticException();
                //由于是RuntimeException所以可以不用显示抛出
            }else{
                System.out.println("a/b="+(a/b));
            }
        } catch (ArithmeticException e) {
            // TODO: handle exception
            System.out.println("除数不能为0");
        }
        System.out.println("程序正常结束！");
    }
}

try－catch-finally语句

try {  
    // 可能会发生异常的程序代码  
} catch (Type1 id1) {  
    // 捕获并处理try抛出的异常类型Type1  
} catch (Type2 id2) {  
    // 捕获并处理try抛出的异常类型Type2  
} finally {  
    // 无论是否发生异常，都将执行的语句块

实例：

package cn.czbk.no9;

import java.util.Scanner;

public class ExceptionTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] intArray = new int[4];
        int a = 20;
        int c=0;
        //数组初始化赋值
        for (int i = 0; i <= 3; i++) {
            intArray[i] = i;
        }
        //根据输入的值判断循环次数
        Scanner in=new Scanner(System.in);
        String text=in.nextLine();
        //将输入的String转为Int
        int x=Integer.parseInt(text);
        
        for (int i = x; i >= 0; i--) {
            //将不可查异常即RuntimeException进行捕获处理
            try {
                
                int b = intArray[i];
                c=a/b;
                
            }
            /**
             * 如果抛出的异常对象属于catch子句的异常类，或者属于该异常类的子类，则认为生成的异常对象与catch块捕获的异常类型相匹配。
             * 一旦某个catch捕获到匹配的异常类型，将进入异常处理代码。
             * 一经处理结束，就意味着整个try-catch语句结束。
             * 其他的catch子句不再有匹配和捕获异常类型的机会。
             * 对于有多个catch子句的异常程序而言，应该尽量将捕获底层异常类的catch子 句放在前面，
             * 同时尽量将捕获相对高层的异常类的catch子句放在后面。
             * 否则，捕获底层异常类的catch子句将可能会被屏蔽。
             */
            catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
                // TODO: handle exception
                System.out.println("数组下标越界，原数组中没有intArray["+i+"]");
            } catch (ArithmeticException e) {
                // TODO: handle exception
                System.out.println("intArray[" + i + "]" + "除数不能为0");
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
                System.out.println("其他未想到的运行时异常");
            } finally {
                System.out.println("i为"+i+"计算结果 a/b="+a+"/"+intArray[i]+"="+c);
            }
        }

    }
}

总结：

try 块：用于捕获异常。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 块：用于处理try捕获到的异常。
finally 块：无论是否捕获或处理异常，finally块里的语句都会被执行。当在try块或catch块中遇到return语句时，finally语句块将在方法返回之前被执行。在以下4种特殊情况下，finally块不会被执行：
1）在finally语句块中发生了异常。
2）在前面的代码中用了System.exit()退出程序。
3）程序所在的线程死亡。
4）关闭CPU。

Java异常类_Java_03

抛出异常

1. throws抛出异常

methodname throws Exception1,Exception2,..,ExceptionN  
{  
}

方法名后的throws Exception1,Exception2,...,ExceptionN 为声明要抛出的异常列表。当方法抛出异常列表的异常时，方法将不对这些类型及其子类类型的异常作处理，而抛向调用该方法的方法，由他去处理。例如：

Throws抛出异常的规则：

1) 如果是不可查异常（unchecked exception），即Error、RuntimeException或它们的子类，那么可以不使用throws关键字来声明要抛出的异常，编译仍能顺利通过，但在运行时会被系统抛出。

2）必须声明方法可抛出的任何可查异常（checked exception）。即如果一个方法可能出现受可查异常，要么用try-catch语句捕获，要么用throws子句声明将它抛出，否则会导致编译错误

3)仅当抛出了异常，该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候，应该继续抛出，而不是囫囵吞枣。

4）调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法，则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。

2. 使用throw抛出异常

void method1() throws IOException{}  //合法    
   
//编译错误，必须捕获或声明抛出IOException    
void method2(){    
  method1();    
}    
   
//合法，声明抛出IOException    
void method3()throws IOException {    
  method1();    
}    
   
//合法，声明抛出Exception，IOException是Exception的子类    
void method4()throws Exception {    
  method1();    
}    
   
//合法，捕获IOException    
void method5(){    
 try{    
    method1();    
 }catch(IOException e){…}    
}    
   
//编译错误，必须捕获或声明抛出Exception    
void method6(){    
  try{    
    method1();    
  }catch(IOException e){throw new Exception();}    
}    
   
//合法，声明抛出Exception    
void method7()throws Exception{    
 try{    
  method1();    
 }catch(IOException e){throw new Exception();}    
}

判断一个方法可能会出现异常的依据如下：
1）方法中有throw语句。例如，以上method7()方法的catch代码块有throw语句。
2）调用了其他方法，其他方法用throws子句声明抛出某种异常。例如，method3()方法调用了method1()方法，method1()方法声明抛出IOException，因此，在method3()方法中可能会出现IOException。

throw总是出现在函数体中，用来抛出一个Throwable类型的异常。程序会在throw语句后立即终止，它后面的语句执行不到，然后在包含它的所有try块中（可能在上层调用函数中）从里向外寻找含有与其匹配的catch子句的try块。
　　我们知道，异常是异常类的实例对象，我们可以创建异常类的实例对象通过throw语句抛出。该语句的语法格式为：
  throw new exceptionname;
    例如抛出一个IOException类的异常对象：
throw new IOException;
    要注意的是，throw 抛出的只能够是可抛出类Throwable 或者其子类的实例对象。下面的操作是错误的：
throw new String("exception");

这是因为String 不是Throwable 类的子类。

如果抛出了检查异常，则还应该在方法头部声明方法可能抛出的异常类型。该方法的调用者也必须检查处理抛出的异常。

最终JVM会进行处理，处理也很简单，就是打印异常消息和堆栈信息。如果抛出的是Error或RuntimeException，则该方法的调用者可选择处理该异常。

package cn.czbk.no9;

public class ExceptionTest3 {
    public void pop() throws MyException{
        String s="测试用";
        throw new MyException(s);
    }
    public static void main(String[] args) throws MyException{
        ExceptionTest3 et=new ExceptionTest3();
        et.pop();
    }
}
class MyException extends Exception{
    String message;
    public MyException(String errorMessage){
        message=errorMessage;
    }
    public String getMessage(){
         return message;
    }
}

在main函数继续抛出的话会在运行后会显示如下内容

Java异常类_运行时异常_04

如果不抛出而是选择处理的话如下所示

package cn.czbk.no9;

public class ExceptionTest3 {
    public void pop() throws MyException{
        String s="测试用";
        throw new MyException(s);
    }
    public static void main(String[] args){
        ExceptionTest3 et=new ExceptionTest3();
        try {
            et.pop();
        } catch (MyException e) {
            // TODO: handle exception
             e.getPrintMessage();
        }
    }
}
class MyException extends Exception{
    String message;
    public MyException(String errorMessage){
        message=errorMessage;
    }
    public void getPrintMessage(){
         System.out.println(message);
    }
}

Java异常类_子类_05

4.4 Throwable类中的常用方法

注意：catch关键字后面括号中的Exception类型的参数e。Exception就是try代码块传递给catch代码块的变量类型，e就是变量名。catch代码块中语句"e.getMessage();"用于输出错误性质。通常异常处理常用3个函数来获取异常的有关信息:

getCause()：返回抛出异常的原因。如果 cause 不存在或未知，则返回 null。

　 getMeage()：返回异常的消息信息。

　 printStackTrace()：对象的堆栈跟踪输出至错误输出流，作为字段 System.err 的值。

有时为了简单会忽略掉catch语句后的代码，这样try-catch语句就成了一种摆设，一旦程序在运行过程中出现了异常，就会忽略处理异常，而错误发生的原因很难查找。

Java常见异常

在Java中提供了一些异常用来描述经常发生的错误，对于这些异常，有的需要程序员进行捕获处理或声明抛出，有的是由Java虚拟机自动进行捕获处理。Java中常见的异常类:

1.RuntimeException子类:

　1、 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
数组索引越界异常。当对数组的索引值为负数或大于等于数组大小时抛出。
2、java.lang.ArithmeticException
算术条件异常。譬如：整数除零等。
3、java.lang.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
4、java.lang.ClassNotFoundException
找不到类异常。当应用试图根据字符串形式的类名构造类，而在遍历CLASSPAH之后找不到对应名称的class文件时，抛出该异常。

5、java.lang.NegativeArraySizeException 数组长度为负异常

6、java.lang.ArrayStoreException 数组中包含不兼容的值抛出的异常

7、java.lang.SecurityException 安全性异常

8、java.lang.IllegalArgumentException 非法参数异常