文章目录
- 异常的背景
- 初识异常
- 防御式编程
- 异常的基本用法
- 捕获异常
- 异常处理流程
- 抛出异常
- 异常说明
- 关于 finally 的注意事项
- Java 异常体系
- 自定义异常类
异常的背景
初识异常
其实在我们之前的代码中已经接触过一些 “异常” 了，例如：
- 除以0
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(10/0);
}
}执行结果如下：
- 数组下标越界
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int [] arr={1,2,3};
System.out.println(arr[50]);
}
}执行结果如下：
- 访问 null 对象
public class Test {
public int num=20;
public static void main(String[] args) {
Test test=null;
System.out.println(test.num);
}
}执行结果如下：
所谓异常指的就是程序在运行时出现错误时通知调用者的一种机制。
关键字 "运行时"有些错误是这样的, 例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了 system.out.println。此时编译过程中就会出错, 这是 “编译期” 出错。
而运行时指的是程序已经编译通过得到 class 文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误。
异常的种类有很多, 不同种类的异常具有不同的含义, 也有不同的处理方式。
防御式编程
错误在代码中是客观存在的. 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿. 我们有两种主要的方式：
- LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查。
- EAFP: It’s Easier to Ask Forgiveness than Permission. “事后获取原谅比事前获取许可更容易”. 也就是先操作, 遇到问题再处理。
注意： 上面这两个概念千万不要硬背，最主要的是要理解；而异常的核心思想就是 EAFP。
异常的基本用法
捕获异常
基本语法：
try{
有可能出现异常的语句 ;
}[catch (异常类型 异常对象) {
} ... ]
[finally {
异常的出口
}]- try 代码块中放的是可能出现异常的代码。
- catch 代码块中放的是出现异常后的处理行为。
- finally 代码块中的代码用于处理善后工作, 会在最后执行。
- 其中 catch 和 finally 都可以根据情况选择加或者不加。
代码示例1：（不处理异常）
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int [] arr={1,2,3};
System.out.println("before");
System.out.println(arr[50]);
System.out.println("after");
}
}执行结果如下：
从执行结果可以发现一旦出现异常, 程序就终止了. after 这条语句没有正确输出。
代码示例2： （使用 try catch 后的程序执行过程）
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int [] arr={1,2,3};
try{
System.out.println("before");
System.out.println(arr[50]);
System.out.println("after");
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
//打印出现异常的调用栈
e.printStackTrace();
}
System.out.println("after try catch");
}
}执行结果如下：
从执行结果图我们可以发现, 一旦 try 中出现异常, 那么 try 代码块中的程序就不会继续执行, 而是交给 catch 中的代码来执行. catch执行完毕会继续往下执行。
关于异常的处理方式：
- 对于比较严重的问题(例如和算钱相关的场景), 应该让程序直接崩溃, 防止造成更严重的后果
- 对于不太严重的问题(大多数场景), 可以记录错误日志, 并通过监控报警程序及时通知程序猿
- 对于可能会恢复的问题(和网络相关的场景), 可以尝试进行重试.
- 在我们当前的代码中采取的是经过简化的第二种方式. 我们记录的错误日志是出现异常的方法调用信息, 能很快速的让我们找到出现异常的位置。
关于 "调用栈"
方法之间是存在相互调用关系的, 这种调用关系我们可以用 “调用栈” 来描述. 在 JVM 中有一块内存空间称为 “虚拟机栈” 专门存储方法之间的调用关系. 当代码中出现异常的时候, 我们就可以使用 e.printStackTrace(); 的方式查看出现异常代码的调用栈.
代码示例3：（catch只能处理对应种类的异常）
我们修改了代码，让代码抛出的是空指针异常。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int [] arr={1,2,3};
try{
System.out.println("before");
arr=null;
System.out.println(arr[50]);
System.out.println("after");
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
//打印出现异常的调用栈
e.printStackTrace();
}
System.out.println("after try catch");
}
}执行结果如下：
此时, catch 语句不能捕获到刚才的空指针异常. 因为异常类型不匹配。
代码示例4：（catch可以有多个）
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int [] arr={1,2,3};
try{
System.out.println("before");
arr=null;
System.out.println(arr[50]);
System.out.println("after");
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
//打印出现异常的调用栈
System.out.println("这是个数组下标越界异常");
e.printStackTrace();
}catch(NullPointerException e){
System.out.println("这是个空指针异常");
e.printStackTrace();
}
System.out.println("after try catch");
}
}执行结果如下：
一段代码可能会抛出多种不同的异常, 不同的异常有不同的处理方式. 因此可以搭配多个 catch 代码块。
如果多个异常的处理方式是完全相同, 也可以写成这样：
catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {
...
}代码示例5：（也可以用一个 catch 捕获所有异常(不推荐)）
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int [] arr={1,2,3};
try{
System.out.println("before");
arr=null;
System.out.println(arr[50]);
System.out.println("after");
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("after try catch");
}
}执行结果如下：
由于 Exception 类是所有异常类的父类. 因此可以用这个类型表示捕捉所有异常。
注意: catch 进行类型匹配的时候, 不光会匹配相同类型的异常对象, 也会捕捉目标异常类型的子类对象。
如刚才的代码, NullPointerException 和 ArrayIndexOutOfBoundsException 都是 Exception 的子类, 因此都能被捕获到。
代码示例6 ： （finally 表示最后的善后工作, 例如释放资源）
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int [] arr={1,2,3};
try{
System.out.println("before");
arr=null;
System.out.println(arr[50]);
System.out.println("after");
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
finally {
System.out.println("finally code");
}
}
}执行结果如下：
无论是否存在异常, finally 中的代码一定都会执行到. 保证最终一定会执行到 Scanner 的 close 方法。
代码示例7 ：（使用 try 负责回收资源）
刚才的代码可以有一种等价写法, 将 Scanner 对象在 try 的 ( ) 中创建, 就能保证在 try 执行完毕后自动调用 Scanner的 close 方法。
public static void main(String[] args) {
try(Scanner scanner=new Scanner(System.in)){
int num=scanner.nextInt();
System.out.println("num="+num);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}代码示例8 ：（如果本方法中没有合适的处理异常的方式, 则沿着调用栈向上传递）
public static void main(String[] args) {
try{
func();
}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("after try catch");
}
public static void func(){
int[]arr={1,2,3};
System.out.println(arr[50]);
}执行结果如下：
代码示例9： （如果向上一直传递都没有合适的方法处理异常, 最终就会交给 JVM 处理, 程序就会异常终止(和我们最开始未使用 try catch 时是一样的)）
public static void main(String[] args) {
func();
System.out.println("after try catch");
}
public static void func(){
int[]arr={1,2,3};
System.out.println(arr[50]);
}执行结果如下：
从执行结果中可以看出, 程序异常终止了, 没有执行到 System.out.println(“after try catch”); 这一行。
异常处理流程
- 程序先执行 try 中的代码
- 如果 try 中的代码出现异常, 就会结束 try 中的代码, 看和 catch 中的异常类型是否匹配.
- 如果找到匹配的异常类型, 就会执行 catch 中的代码
- 如果没有找到匹配的异常类型, 就会将异常向上传递到上层调用者.
- 无论是否找到匹配的异常类型, finally 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行).
- 如果上层调用者也没有处理的了异常, 就继续向上传递.
- 一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常, 就会交给 JVM 来进行处理, 此时程序就会异常终止.
抛出异常
除了 Java 内置的类会抛出一些异常之外, 程序猿也可以手动抛出某个异常. 使用 throw 关键字完成这个操作。
public static void main(String[] args) {
System.out.println(divide(10,0));
}
public static int divide(int x,int y){
if(y==0){
throw new ArithmeticException("抛出除0异常");
}
return x/y;
}执行结果如下：
在这个代码中, 我们可以根据实际情况来抛出需要的异常. 在构造异常对象同时可以指定一些描述性信息。
异常说明
我们在处理异常的时候, 通常希望知道这段代码中究竟会出现哪些可能的异常。
我们可以使用 throws 关键字,把可能抛出的异常显式的标注在方法定义的位置. 从而提醒调用者要注意捕获这些异常.
public static int divide(int x, int y) throws ArithmeticException {
if (y == 0) {
throw new ArithmeticException("抛出除 0 异常");
}
return x / y;
}关于 finally 的注意事项
finally 中的代码保证一定会执行到. 这也会带来一些麻烦。
public static void main(String[] args) {
System.out.println(fun());
}
public static int fun(){
try{
return 10;
}finally {
return 20;
}
}执行结果如下：
注意：
- finally 执行的时机是在方法返回之前(try 或者 catch 中如果有 return 会在这个 return 之前执行 finally).
- 但是如果finally 中也存在 return 语句, 那么就会执行 finally 中的 return, 从而不会执行到 try 中原有的 return.
- 一般不建议在 finally 中写 return (被编译器当做一个警告).
Java 异常体系
Java 内置了丰富的异常体系, 用来表示不同情况下的异常.下图表示 Java 内置的异常类之间的继承关系：
- 顶层类 Throwable 派生出两个重要的子类, Error 和 Exception。
- 其中 Error 指的是 Java 运行时内部错误和资源耗尽错误. 应用程序不抛出此类异常. 这种内部错误一旦出现， 除了告知用户并使程序终止之外, 再无能无力. 这种情况很少出现。
- Exception 是我们程序猿所使用的异常类的父类。
- 其中 Exception 有一个子类称为 RuntimeException , 这里面又派生出很多我们常见的异常类NullPointerException , IndexOutOfBoundsException 等。
Java语言规范将派生于 Error 类或 RuntimeException 类的所有异常称为 非受查异常, 所有的其他异常称为受查异常。
如果一段代码可能抛出 受查异常, 那么必须显式进行处理。
自定义异常类
Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是我们实际场景中可能还有一些情况需要我们对异常类进行扩展, 创建符合我们实际情况的异常.
例如：我们实现一个用户登陆功能
class UserError extends Exception{
public UserError(String message){
super(message);
}
}
class PasswordError extends Exception{
public PasswordError(String message){
super(message);
}
}
public class Login {
private static String userName = "admin";
private static String password = "10086";
public static void main(String[] args) {
try{
login("admin","10086");
}catch(UserError userError){
userError.printStackTrace();
}catch(PasswordError passwordError){
passwordError.printStackTrace();
}
}
public static void login(String userName,String password)throws UserError,PasswordError{
if(!Login.userName.equals(userName)){
throw new UserError("用户名错误");
}
if(!Login.password.equals(password)){
throw new PasswordError("密码错误");
}
System.out.println("登陆成功！");
}
}注意事项：
- 自定义异常通常会继承自 Exception 或者 RuntimeException；
- 继承自 Exception 的异常默认是受查异常；
- 继承自 RuntimeException 的异常默认是非受查异常。
