异常（什么是异常、异常的体系结构、优雅的异常处理、异常信息的分析与程序调试、自定义异常）

淩亂°似流年 2023-10-04 19:14 3阅读 0赞

**（一） 什么是异常（程序没有语法错误, 可能产生的运行时错误）**

比如你使用java程序开发了一个计算器,可以让用户进行计算,但是在计算除法的过程中(程序运行过程中),用户把除数设为0, 这时我们的程序执行就会出错(大家都读过小学,知道除法中,除数不能为0)，即抛出异常。异常情况是指程序在运行时，可能由与外部系统的条件变更（与我们一厢情愿所设想的不一设）而导致程序可能会出错的情况，如我们的代码要连结数据库，但数据库未启动，要创建目录，操作系统上却己存在同名的真实文件；即所谓异常是指可能（仅是可能）由与外部系统的，导致程序可能出错（中断运行）的原因。

![6d4be3201e5f416281b7898c56213418.png][]

代码如下:

import java.util.Scanner;
    /**
     * 演示除数为0的情况
     * @author pactera
     *
     */
    public class TestException {
        public static void main(String[] args) {
            Scanner input = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入被除数:");
            int num1 = input.nextInt();
            System.out.println("请输入除数:");
            int num2 = input.nextInt();
            System.out.println("计算结果如下:");
            System.out.println(num1+"/"+num2+"="+(num1/num2));
        }
    }

当我们除数不是0的时候,程序是正常执行的:

![7f6364243c3d4556abff770b66c95fb9.jpeg][]

但是当我们的除数输入的是0,程序就会出现错误,也就是我们说的异常:

![0dd39e287c334c38bca165b5b5afdf94.jpeg][]

**（二）异常的体系结构**

java为我们提供了非常完美的异常处理机制，使得我们可以更加专心于我们的程序，在使用异常之前我们需要了解它的体系结构：

![a5cd02fb29b5401580bc7171c06de898.jpeg][]

从上面这幅图可以看出，Throwable是java语言中所有错误和异常的超类（万物即可抛）。它有两个子类：Error、Exception。

其中Error为错误，是程序无法处理的，如OutOfMemoryError、ThreadDeath等，出现这种情况你唯一能做的就是听之任之，交由JVM来处理，不过JVM在大多数情况下会选择终止线程。

而Exception是程序可以处理的异常。它又分为两种CheckedException（受捡异常），一种是UncheckedException（不受检异常）。其中CheckException发生在编译阶段，必须要使用try…catch（或者throws）否则编译不通过。而UncheckedException发生在运行期，具有不确定性，主要是由于程序的逻辑问题所引起的，难以排查，我们一般都需要纵观全局才能够发现这类的异常错误，所以在程序设计中我们需要认真考虑，好好写代码，尽量处理异常，即使产生了异常，也能尽量保证程序朝着有利方向发展。

**（三） 优雅的异常处理**

Java具有代码级的强制性异常检测机制，即许多常见的可预料的异常可能都必须编写代码处理，否则就无法编译通过。

3.1 try-catch

网上流传这样一个笑话：世界上最真情的相依，是你在try我在catch。无论你发神马脾气，我都默默承受，静静处理。对于初学者来说处理异常就是try…catch， try…catch确实是用的最多也是最实用的。

如果一段代码可能会抛出异常---编译器检测或程序员认为会，就需要将这些代码放在try catch块中，如下代码示例；这很好理解：try指“尝试”执行可能出现异常的代码，如果成功，则乎略备用方案，即(B)区的代码；但如失败，代码会catch(捕获)到一个异常对象，放弃(A)计划，开始执行(B)计划！

> try\{  
> 可能抛出异常的代码. . .  
> //如果没有问题出理，执行如下面的代码  
> (A)其它计算代码…  
> \}catch(Exception ef)\{  
> //如果出现异常后执行的代码:  
> (B)出了异常情况的计算代码. . .  
> \}

try catch结构的异常处理提供了这样一种机制：如果代码执行成功，程序流程正常，(B)块的代码将不会执行；如果执行时(A)代码前的语句出现异常，(A)代码将不会执行，程序跳转到(B)代码块开始执行，同时，可(B)代码块中可以得到Exception类型变量ef对这个异常对象的引用，可以调用ef. printStackTrace()；方法打印出异常的详细细信息；这为程序从错误中恢复提供了可行的手段。

import java.util.Scanner;
    
    /**
     * 演示除数为0的情况
     * @author pactera
     *
     */
    public class TestException {
        public static void main(String[] args) {
            try{//放的是可能会出现异常的代码
                Scanner input = new Scanner(System.in);
                System.out.println("请输入被除数:");
                int num1 = input.nextInt();
     System.out.println("请输入除数:");
                int num2 = input.nextInt();
                System.out.println("计算结果如下:");
                System.out.println(num1+"/"+num2+"="+(num1/num2));
                System.out.println("========程序结束!!!!=============");
            }catch(ArithmeticException e){ //catch是捕获异常,并进行处理
                //需要注意,我们这个catch捕获的只能是ArithmeticException异常或者其子类异常,对其他异常不捕获
                e.printStackTrace();//可以在控制台打印详细的异常信息,在开发阶段使用,便于调试代码
    //异常的处理,我们简单输出一句话,但是在真实的项目中,不能只是输出一句话,而是要做相应的处理
                System.out.println("你丫的没读过小学吗?不知道除数不能为0吗");
            }
           System.out.println("============程序结束!!!!==================");
        }
    }

代码运行情况:

第一种情况,当程序正常执行,try中的代码执行完,catch中的代码不会执行,catch后面的代码会执行

![0691ce86bbd14f16b74676f5dbcd062d.jpeg][]

第二种情况,当程序发生异常,并且异常的类型与catch小括号的异常一样,try中发生异常处之后的代码不会执行,则执行catch中的代码,catch后的代码也会执行.

![214eeedfc2684c8fb332022b42d18599.jpeg][]

第三种情况,当程序发生异常, 并且异常的类型与catch小括号的异常不一样, try中发生异常处之后的代码不会执行,也不执行catch中的代码,catch后的代码也不执行.程序会在发生异常区终止程序.

![5e37ae23a81d4657a095b94d73a47c7f.jpeg][]

需要注意的是：

1.try catch块中变量做用域：try块中定义的变量符合我们前面所讲的变量做用范围的规则，即变量只能在限定自己最近的一对大括号内使用；即try catch块内一对大括号中定义的变量不能在后面的代码块内使用；

2.方法返回值：如果方法有定义的返回值，这个方法就有可以在正常执行时有一个返回值，或在catch到异常时有个返回值---不能仅仅只在try块中return一个返回值。

3.要注意的是，并不是所有的异常都强制需要try catch,在java中，异常分为强制检测和非强制检测二种：

非强制检测在编译时，不需要try catch，但如因程序员编码时逻辑错误，在运行时就会抛出，如下代码：

int\[\] ia=new int\[10\];  
ia\[10\]=100;

这段代码在运行时，就会抛出Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 10 ，即数组越界的异常。

再如：

String s="123abc";  
int sa=Integer.parseInt(s);//转为int型

运行时会抛出：

java.lang.NumberFormatException: For input string: "123abc"

因为要将s解析为int时，s中的字符必须是0~9之间的。

4.如果某段代码可以回出现多个异常,那么我们可以使用一个try后面接多个catch来进行处理,如果多个异常有继承关系,那么我们应该先写子类,再写父类

import java.util.InputMismatchException;
    import java.util.Scanner;
    
     /**
     * 演示除数为0的情况
     * @author pactera
     *
     */
    public class TestException {
        public static void main(String[] args) {
            try{//放的是可能会出现异常的代码
                Scanner input = new Scanner(System.in);
                System.out.println("请输入被除数:");
                int num1 = input.nextInt();
                System.out.println("请输入除数:");
                int num2 = input.nextInt();
                System.out.println("计算结果如下:");
                System.out.println(num1+"/"+num2+"="+(num1/num2));
                System.out.println("======代码正常执行完==========");
            }catch(ArithmeticException e){ //catch是捕获异常,并进行处理
                //需要注意,我们这个catch捕获的只能是ArithmeticException异常或者其子类异常,对其他异常不捕获
                e.printStackTrace();//可以在控制台打印详细的异常信息,在开发阶段使用,便于调试代码
                //异常的处理,我们简单输出一句话,但是在真实的项目中,不能只是输出一句话,而是要做相应的处理
                System.out.println("你丫的没读过小学吗?不知道除数不能为0吗");
            }catch(InputMismatchException e){
                System.out.println("你丫不知道什么是数字吗,乱输个啥");
            }catch(Exception e){ //Exception是所有异常类的父类,所以要写在最后
                System.out.println("哎,我也不知道怎么办了");
            }
            System.out.println("===========程序结束!!!!================");
        }
    }

3.2 try-catch-finally

对于上面的代码,我们再来做一点改进,我想让上面的代码的”程序结束”这句话不管是否发生异常,而且不管是否catch到相同的异常,我都要输出,这是很有必要的,就比如说你开车,如果正常到达,你是不是也要熄火啊,当如果你车抛锚了,也就是出现异常了,那你是不是也要熄火,因为不熄火,就浪费资源了.同样在java中有一些东西也要必须关闭,比如后面需要学到的IO流,数据库连接,这些都是计算机的资源,所以不管是在程序是否正常执行,都必须关闭.

那这些必须关闭的资源应该放在那里呢?放在try中,不行吧,如果出现异常,那try中的代码就不会执行了,如果放在catch中,那如果ctach捕获的异常不一样,那也不会执行,所以java就给我们准备了这样一个东西,这就是finally块,finally块表示程序不管是否发生异常,总会执行.现在我们把上面的代码进行优化:

import java.util.InputMismatchException;
    import java.util.Scanner;
    
    /**
     * 演示除数为0的情况
     *
     * @author pactera
     *
     */
    public class TestException {
        public static void main(String[] args) {
            try {// 放的是可能会出现异常的代码
                Scanner input = new Scanner(System.in);
                System.out.println("请输入被除数:");
                int num1 = input.nextInt();
                System.out.println("请输入除数:");
                int num2 = input.nextInt();
                System.out.println("计算结果如下:");
                System.out.println(num1 + "/" + num2 + "=" + (num1 / num2));
                System.out.println("======代码正常执行完==========");
                } catch (ArithmeticException e) { // catch是捕获异常,并进行处理
                // 需要注意,我们这个catch捕获的只能是ArithmeticException异常或者其子类异常,对其他异常不捕获
                e.printStackTrace();// 可以在控制台打印详细的异常信息,在开发阶段使用,便于调试代码
                // 异常的处理,我们简单输出一句话,但是在真实的项目中,不能只是输出一句话,而是要做相应的处理
                System.out.println("你丫的没读过小学吗?不知道除数不能为0吗");
            } catch (InputMismatchException e) {
                System.out.println("你丫不知道什么是数字吗,乱输个啥");
            } catch (Exception e) { // Exception是所有异常类的父类,所以要写在最后
                System.out.println("哎,我也不知道怎么办了");
            } finally {//不管是否异常都会执行
                System.out.println("================程序结束!!!!=====================");
            }
        }
    }

注意:

1.try 代码段包含的是可能产生异常的代码

2.try 代码段后跟一个或多个catch代码段。(或跟一个finally代码段)

3.在jdk1.7之前每个catch代码段只声明一种其能处理的特定类型的异常，并提供处理的方法。 Jdk1.7之后，一个catch代码可以可以声明多个能处理的特定异常的类型，多个类型之间用”|”隔开

例如：

catch(ExceptionName1 e | ExceptionName1 e)\{  
...... //异常的处理代码  
\}

4.当异常发生时，程序会中止当前的流程去执行相应的catch代码段。

5.写catch代码时，先捕获的异常的范围不能大于后捕获的异常的范围。

6.finally段的代码无论是否发生异常都执行。

3.3 throw 与throws

通过学习try-catch-finally,我们知道自己来处理异常,但是有一些异常,在我们编写的这个方法中,不知道怎么处理,那怎么办呢?

大家换个思维想一想,我处理不了的异常,那就把这个异常抛给别人(也就是调用我这个方法)的来处理,这也有点想我们所说的推卸责任.那怎么抛出异常呢? 就使用我们的throw 来抛出异常,但是你抛出了异常,是不是要告诉调用者,说我这个方法可能会抛出那些异常呢?我们推卸了责任,那也要让背黑锅的人知道他背的是什么黑锅,不能做得太绝,是吧.那怎么在方法上声明可能抛出的异常呢,就使用throws.

throw表示抛出异常,语法是:

throw new 异常类型(\[异常信息\]);

比如说: throw new Exception(“抛个异常玩玩”);

throws表示用来声明方法可能会抛出那些异常: 语法是:

throws 异常类型1,异常类型2…

代码演示:

//定义一个除法的方法,并声明异常
        public int division(int num1 ,int num2) throws ArithmeticException{
            if(num2 == 0){
                //抛出异常,如果抛出异常,则抛出异常后面的代码不会执行
                throw new ArithmeticException("除数不能为0");
            }
            return num1/num2;
        }

细节:

1.如果throw 异常对象; 如果异常对象类型是编译时异常(非RuntimeException异常), 一定在方法上使用throws 声明

2.如果throw 异常对象, 如果异常对象类型是运算时异常(RuntimeException异常或者子类), 方法上可以使用throws声明, 也可以不声明

3.如果方法调用其他代码(方法),其他代码,给我们抛了一个异常,

第一种方式: 使用try-catch处理异常

第二种方式: 在方法上使用throws 异常类型, 把这个异常继续往上抛, 异常可以一直往上抛, 都不处理, 只能交给jvm处理, jvm处理方式: 中断代码执行, 直接在控制台输出异常堆栈信息

**(四)异常信息的分析与程序调试：**

事实上，一个软件与其说是编写出来，不如说是调试出来的；我们通常大量的使用System.out.println…插入在程序中，以输出当时变量值或其它信息，供我们判断程序的执行情况，这是一种最常用的方法。

当程序出现异常进，通过调用Exception对象的printStackTrace()方法可以获取更详尽的出错信息：![fb67cc9bccff401bbd4b8e40fa53c984.png][]由上可以看出，这个异常是在我们的FileTest类的testCreateAndDelete方法的第52行代码抛出的， 即”temFile.createNewFile();”这行代码，只要根据方法的调用向上回溯，并根据异常描述信息，我们很会就会发现引起文件不能创建的原因。因此，异常确实是程序员的好朋友，向你坦白报告错误详情；提高编程能力的一个很重要的方法就是仔细观察异常信息详情

异常信息会沿着方法调用的路径向回传递，直到我们程序的入口点main方法，像上面打印出的异常信息输出的层级结构；异常向上传递如下图示：

![d3e5ba2598eb460d81a78a339e005c65.png][]

![1b0cda7e574945489a05e8f774a2f51d.png][]

**（五）自定义异常**

5.1 创建异常类

创建自定义异常，需要继承Exception 或其子类。习惯上包装一下父类的构造方法。

public class MyException extends Exception {
        public MyException() {
            super();
        }
        public MyException(String msg) {
            super(msg);
        }
        public MyException(Throwable cause) {
            super(cause);
        }
        public MyException(String msg, Throwable cause) {
            super(msg, cause);
        }
    }

5.2 使用自定义异常类

根据我们业务需要,对某些情况, 也希望有对应的异常类, 但是jdk提供异常没有这种类型,

我们可以自己定义一个异常类,

步骤:

> 1.编写一个类, 规范: 异常类类名: xxxException
> 
> 2.类继承java.lang.Exception或者子类
> 
> 3.根据父类的构造方法生成本类的构造方法
> 
> ![291e53dbb7b440ebb6dd9575f88bf7f6.png][]

1.  在业务代码中,使用throw new 自定义异常类()

public void fun() throws MyException {
    
          if(true){
    
              throw new MyException("测试一下...");
    
          }
    
      }
    
    
    
    public String[] createArray(int length) throws MyException {
        if (length < 0) {
            throw new MyException("数组长度小于0,不合法");
        }
        return new String[length];
    }

5.3异常常用的方法

getMessage() 获取异常的错误信息

printStackTrace() 打印异常的堆栈信息

堆栈信息查看:

![fa92eb349303480ab4cb505808e2edae.png][]

[6d4be3201e5f416281b7898c56213418.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/6d4be3201e5f416281b7898c56213418.png
[7f6364243c3d4556abff770b66c95fb9.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/7f6364243c3d4556abff770b66c95fb9.jpeg
[0dd39e287c334c38bca165b5b5afdf94.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/0dd39e287c334c38bca165b5b5afdf94.jpeg
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[0691ce86bbd14f16b74676f5dbcd062d.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/0691ce86bbd14f16b74676f5dbcd062d.jpeg
[214eeedfc2684c8fb332022b42d18599.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/214eeedfc2684c8fb332022b42d18599.jpeg
[5e37ae23a81d4657a095b94d73a47c7f.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/5e37ae23a81d4657a095b94d73a47c7f.jpeg
[fb67cc9bccff401bbd4b8e40fa53c984.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/fb67cc9bccff401bbd4b8e40fa53c984.png
[d3e5ba2598eb460d81a78a339e005c65.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/d3e5ba2598eb460d81a78a339e005c65.png
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[291e53dbb7b440ebb6dd9575f88bf7f6.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/291e53dbb7b440ebb6dd9575f88bf7f6.png
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