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© 不二晨 金牌黑马   /  2018-12-10 10:09  /  568 人查看  /  2 人回复  /   0 人收藏 转载请遵从CC协议 禁止商业使用本文

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:
图1 Java异常类层次结构图
在 Java 中,所有的异常都有一个共同的超类 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。
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。
通常,Java的异常(包括Exception和Error)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异常又可分两大类 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。
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,这些异常是不可查异常,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。
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。

处理异常机制
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 和 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 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。
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。
对于所有的 可查异常 ,Java规定:一个方法 必须捕捉,或者声明抛出方法之外。也就是说,当一个方法选择不捕捉可查异常时,它必须声明将抛出异常。
能够捕捉异常的方法,需要提供相符类型的异常处理器。所捕捉的异常,可能是由于自身语句所引发并抛出的异常,也可能是由某个调用的方法或者Java运行时系统等抛出的异常。也就是说,一个方法所能捕捉的异常,一定是Java代码在某处所抛出的异常。简单地说,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。
从方法中抛出的任何异常都必须使用throws子句。
捕捉异常通过try-catch语句或者try-catch-finally语句实现。
总体来说,Java规定: 对于可查异常必须捕捉、或者声明抛出。允许忽略不可查的RuntimeException和Error。
1、捕获异常:try、catch 和 finally(1)try-catch语句
在Java中,异常通过try-catch语句捕获。其一般语法形式为:
try {      // 可能会发生异常的程序代码  } catch (Type1 id1){      // 捕获并处置try抛出的异常类型Type1  } catch (Type2 id2){       //捕获并处置try抛出的异常类型Type2  }  
关键词try后的一对大括号将一块可能发生异常的代码包起来,称为监控区域。Java方法在运行过程中出现异常,则创建异常对象。将异常抛出监控区域之外,由Java运行时系统试图寻找匹配的catch子句以捕获异常。 若有匹配的catch子句,则运行其异常处理代码,try-catch语句结束 。
匹配的原则是: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。
例1  捕捉throw语句抛出的“除数为0”异常。public class TestException {      public static void main(String[] args) {          int a = 6;          int b = 0;          try {                           if (b == 0) throw new ArithmeticException();             System.out.println("a/b的值是:" + a / b);          }          catch (ArithmeticException e) {             System.out.println("程序出现异常,变量b不能为0。");          }          System.out.println("程序正常结束。");      }  }  
运行结果: 程序出现异常,变量b不能为0。
程序正常结束。
例1在try监控区域通过if语句进行判断,当“除数为0”的错误条件成立时引发ArithmeticException异常,创建 ArithmeticException异常对象,并由throw语句将异常抛给Java运行时系统,由系统寻找匹配的异常处理器catch并运行相应异 常处理代码,打印输出“程序出现异常,变量b不能为0。”try-catch语句结束,继续程序流程。
事实上,“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。
例2  捕捉运行时系统自动抛出“除数为0”引发的ArithmeticException异常。 public static void main(String[] args) {          int a = 6;          int b = 0;          try {              System.out.println("a/b的值是:" + a / b);          } catch (ArithmeticException e) {              System.out.println("程序出现异常,变量b不能为0。");          }          System.out.println("程序正常结束。");      }  }  
运行结果: 程序出现异常,变量b不能为0。
程序正常结束。
例2中的语句: System.out.println("a/b的值是:" + a/b);  在运行中出现“除数为0”错误,引发ArithmeticException异常。运行时系统创建异常对象并抛出监控区域,转而匹配合适的异常处理器catch,并执行相应的异常处理代码。
由于检查运行时异常的代价远大于捕捉异常所带来的益处,运行时异常不可查。Java编译器 允许忽略运行时异常,一个方法可以既不捕捉,也不声明抛出运行时异常 。
例3  不捕捉、也不声明抛出运行时异常。public class TestException {      public static void main(String[] args) {          int a, b;          a = 6;          b = 0;         System.out.println(a / b);      }  }  
运行结果:
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
at Test.TestException.main(TestException.java:8)
例4  程序可能存在除数为0异常和数组下标越界异常。public class TestException {      public static void main(String[] args) {          int[] intArray = new int[3];          try {              for (int i = 0; i <= intArray.length; i++) {                  intArray = i;                  System.out.println("intArray[" + i + "] = " + intArray);                  System.out.println("intArray[" + i + "]模 " + (i - 2) + "的值:  "                          + intArray % (i - 2));              }          } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {              System.out.println("intArray数组下标越界异常。");          } catch (ArithmeticException e) {              System.out.println("除数为0异常。");          }          System.out.println("程序正常结束。");      }  }  
运行结果:
intArray[0] = 0
intArray[0]模 -2的值:  0
intArray[1] = 1
intArray[1]模 -1的值:  0
intArray[2] = 2
除数为0异常。
程序正常结束。
例4程序可能会出现除数为0异常,还可能会出现数组下标越界异常。程序运行过程中ArithmeticException异常类型是先行匹配的,因此执行相匹配的catch语句:
catch (ArithmeticException e){        System.out.println("除数为0异常。");   }  
需要注意的是,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。
Java通过异常类描述异常类型,异常类的层次结构如图1所示。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。
RuntimeException异常类包括运行时各种常见的异常,ArithmeticException类和ArrayIndexOutOfBoundsException类都是它的子类。因此,RuntimeException异常类的catch子句应该放在 最后面,否则可能会屏蔽其后的特定异常处理或引起编译错误。
(2)try-catch-finally语句
try-catch语句还可以包括第三部分,就是finally子句。它表示无论是否出现异常,都应当执行的内容。try-catch-finally语句的一般语法形式为:
              try {      } catch (Type1 id1) {      } catch (Type2 id2) {      } finally {      }  例5  带finally子句的异常处理程序。public class TestException {      public static void main(String args[]) {          int i = 0;          String greetings[] = { " Hello world !", " Hello World !! ",                  " HELLO WORLD !!!" };          while (i < 4) {              try {                                  System.out.println(greetings[i++]);              } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {                  System.out.println("数组下标越界异常");              } finally {                  System.out.println("--------------------------");              }          }      }  }  
运行结果:
Hello world !
--------------------------
Hello World !!
--------------------------
HELLO WORLD !!!
--------------------------
数组下标越界异常
--------------------------
小结:
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。
(3) try-catch-finally 规则( 异常处理语句的语法规则):
1) 必须在 try 之后添加 catch 或 finally 块。try 块后可同时接 catch 和 finally 块,但至少有一个块。
2) 必须遵循块顺序:若代码同时使用 catch 和 finally 块,则必须将 catch 块放在 try 块之后。
3) catch 块与相应的异常类的类型相关。
4) 一个 try 块可能有多个 catch 块。若如此,则执行第一个匹配块。即Java虚拟机会把实际抛出的异常对象依次和各个catch代码块声明的异常类型匹配,如果异常对象为某个异常类型或其子类的实
例,就执行这个catch代码块, 不会再执行其他的 catch代码块
5) 可嵌套 try-catch-finally 结构。
6) 在 try-catch-finally 结构中,可重新抛出异常。
7) 除了下列情况,总将执行 finally 做为结束:
JVM 过早终止(调用 System.exit(int));在 finally 块中抛出一个未处理的异常;计算机断电、失火、或遭遇病毒攻击。
(4) try、catch、finally语句块的执行顺序:
1)当try没有捕获到异常时:try语句块中的语句逐一被执行,程序将跳过catch语句块,执行finally语句块和其后的语句;
2)当try捕获到异常,catch语句块里没有处理此异常的情况:当try语句块里的某条语句出现异常时,而没有处理此异常的catch语句块时,此异常将会抛给JVM处理,finally语句块里的语句还是会被执行,但finally语句块后的语句不会被执行;
3)当try捕获到异常,catch语句块里有处理此异常的情况:在try语句块中是按照顺序来执行的,当执行到某一条语句出现异常时,程序将跳到catch语句块,并与catch语句块逐一匹配,找到与之对应的处理程序,其他的catch语句块将不会被执行,而try语句块中,出现异常之后的语句也不会被执行,catch语句块执行完后,执行finally语句块里的语句,最后执行finally语句块后的语句;
图示try、catch、finally语句块的执行:
2、 抛出异常
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。从方法中抛出的任何异常都必须使用throws子句。
(1) throws抛出异常

如果一个方法可能会出现异常,但没有能力处理这种异常,可以在方法声明处用throws子句来声明抛出异常。例如汽车在运行时可能会出现故障,汽车本身没办法处理这个故障,那就让开车的人来处理。
throws语句用在方法定义时声明该方法要抛出的异常类型 ,如果抛出的是Exception异常类型,则该方法被声明为抛出所有的异常。多个异常可使用逗号分割。throws语句的语法格式为:
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或对象 ,由他去处理。例如:
import java.lang.Exception;  public class TestException {      static void pop() throws NegativeArraySizeException {                  int[] arr = new int[-3];     }        public static void main(String[] args) {         try {             pop();         } catch (NegativeArraySizeException e) {              System.out.println("pop()方法抛出的异常");        }      }    }  
使用throws关键字将异常抛给调用者后,如果调用者不想处理该异常,可以继续向上抛出,但最终要有能够处理该异常的调用者 。即pop方法没有处理异常NegativeArraySizeException,而是由main函数来处理。
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。
例如:
void method1() throws IOException{}     void method2(){      method1();    }       void method3()throws IOException {      method1();    }       void method4()throws Exception {      method1();    }       void method5(){     try{        method1();     }catch(IOException e){…}    }       void method6(){      try{        method1();      }catch(IOException e){throw new 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。
(2) 使用throw抛出异常
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:   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。
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。
package Test;  import java.lang.Exception;  public class TestException {      static int quotient(int x, int y) throws MyException {         if (y < 0) {             throw new MyException("除数不能是负数");         }          return x/y;     }      public static void main(String args[]) {         int  a =3;          int  b =0;           try {             int result = quotient(a, b);         } catch (MyException e) {             System.out.println(e.getMessage());         } catch (ArithmeticException e) {             System.out.println("除数不能为0");         } catch (Exception e) {             System.out.println("程序发生了其他的异常");         }      }    }  class MyException extends Exception {     String message;     public MyException(String ErrorMessagr) {         message = ErrorMessagr;      }        public String getMessage() {         return message;      }  }  (3) 异常链
在上述例子中,
1) 如果调用quotient(3,-1),将发生MyException异常,程序调转到catch (MyException e)代码块中执行;
2) 如果调用quotient(5,0),将会因“除数为0”错误引发ArithmeticException异常,属于运行时异常类,由Java运行时系统自动抛出。quotient()方法没有捕捉ArithmeticException异常,Java运行时系统将沿方法调用栈查到main方法,将抛出的异常上传至quotient()方法的调用者:
int result = quotient(a, b); // 调用方法quotient()
由于该语句在try监控区域内,因此传回的“除数为0”的ArithmeticException异常由Java运行时系统抛出,并匹配catch子句:
catch (ArithmeticException e) { // 处理ArithmeticException异常
System.out.println("除数不能为0"); // 输出提示信息
处理结果是输出“除数不能为0”。Java这种向上传递异常信息的处理机制, 形成异常链 。
Java方法抛出的 可查异常 将依据调用栈、沿着方法调用的层次结构一直传递到具备处理能力的调用方法,最高层次到main方法为止。如果异常传递到main方法,而main不具备处理能力,也没有通过throws声明抛出该异常, 将可能出现编译错误 。
3)如还有 其他异常发生 ,将使用catch (Exception e)捕捉异常。由于Exception是所有异常类的父类,如果将catch (Exception e)代码块放在其他两个代码块的 前面 , 后面的代码块将永远得不到执行 ,就没有什么意义了,所以对于有多个catch语句的try块, 应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 。
(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
2. IOException
IOException:操作输入流和输出流时可能出现的异常。
EOFException   文件已结束异常
FileNotFoundException   文件未找到异常
3. 其他
ClassCastException    类型转换异常类
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
StringIndexOutOfBoundsException 字符串索引超出范围抛出的异常
IllegalAccessException  不允许访问某类异常
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
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,用户还可以自定义异常。 用户自定义异常类,只需继承Exception类即可 。
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。
在上面的“使用throw抛出异常”例子已经提到了。
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