详解java异常的处理

缺乏、安全感 2022-07-19 02:19 171阅读 0赞

1、JAVA异常  
　　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。  
　　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。  
（1）Error  
　　Error表示应用程序本身无法克服和恢复的一种严重问题，程序只有死的份了，例如，说内存溢出和线程死锁等系统问题。这些异常发生时，JVM一般会选择线程终止。  
（2）Exception  
　　Exception表示程序还能够克服和恢复的问题，其中又分为系统异常和普通异常。系统异常是软件本身缺陷所导致的问题，也就是软件开发人员考虑不周所导致的问题，软件使用者无法克服和恢复这种问题，但在这种问题下还可以让软件系统继续运行或者让软件死掉，例如，数组脚本越界（ArrayIndexOutOfBoundsException），空指针异常（NullPointerException）、类转换异常（ClassCastException）；普通异常是运行环境的变化或异常所导致的问题，是用户能够克服的问题，例如，网络断线，硬盘空间不够，发生这样的异常后，程序不应该死掉。  
（3）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。  
（4）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）。  
1）可查异常  
　　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。  
2）不可查异常  
　　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）。  
　　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。  
　　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。

2、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。  
（1）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。  
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。  
（2）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。  
　　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。  
（3） 捕获异常：try、catch 和 finally  
（3.1）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。

（3.2）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 { // try监控区域 
    
                if (b == 0) throw new ArithmeticException(); // 通过throw语句抛出异常 
                System.out.println("a/b的值是：" + a / b);  
            }  
            catch (ArithmeticException e) { // catch捕捉异常 
                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。

（3.3）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; // 除数b 的值为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)

（3.4）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 {  
        // 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 
    }

（3.5）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。

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；

5、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，由他去处理。例如：

public class TestException {  
        static void pop() throws NegativeArraySizeException {  
            // 定义方法并抛出NegativeArraySizeException异常 
            int[] arr = new int[-3]; // 创建数组 
        }  
    
        public static void main(String[] args) { // 主方法 
            try { // try语句处理异常信息 
                pop(); // 调用pop()方法 
            } catch (NegativeArraySizeException e) {  
                System.out.println("pop()方法抛出的异常");// 输出异常信息 
            }  
        }  
    
    }

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。pop方法没有处理异常NegativeArraySizeException，而是由main函数来处理。

（2）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。

（3）判断一个方法可能会出现异常的依据  
1）方法中有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。

（4）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。  
　　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。

public class TestException {   
        static int quotient(int x, int y) throws MyException { // 定义方法抛出异常 
            if (y < 0) { // 判断参数是否小于0 
                throw new MyException("除数不能是负数"); // 异常信息 
            }  
            return x/y; // 返回值 
        }  
        public static void main(String args[]) { // 主方法 
            int  a =3;  
            int  b =0;   
            try { // try语句包含可能发生异常的语句 
                int result = quotient(a, b); // 调用方法quotient() 
            } catch (MyException e) { // 处理自定义异常 
                System.out.println(e.getMessage()); // 输出异常信息 
            } catch (ArithmeticException e) { // 处理ArithmeticException异常 
                System.out.println("除数不能为0"); // 输出提示信息 
            } catch (Exception e) { // 处理其他异常 
                System.out.println("程序发生了其他的异常"); // 输出提示信息 
            }  
        }  
    
    }  
    class MyException extends Exception {  // 创建自定义异常类 
        String message; // 定义String类型变量 
        public MyException(String ErrorMessagr) { // 父类方法 
            message = ErrorMessagr;  
        }  
    
        public String getMessage() { // 覆盖getMessage()方法 
            return message;  
        }  
    }

6、异常链  
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catch语句的顺序不可掉换。

7、Throwable类中的常用方法  
　　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。  
getLocalizedMessage(): 获取异常详细信息。  
printStackTrace()：对象的堆栈跟踪输出至错误输出流，作为字段 System.err 的值。  
printStackTrace(System.out);  
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。

8、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
    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。
    java.lang.ArithmeticException;//算术条件异常。譬如：整数除零等。
    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。
    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。
    java.lang.NegativeArraySizeException;//数组长度为负异常
    java.lang.ArrayStoreException;//数组中包含不兼容的值抛出的异常
    java.lang.SecurityException;//安全性异常
    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

6、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。