【JAVA】什么是异常

古城微笑少年丶 2024-04-23 20:28 1阅读 0赞

> ⭐ 作者：小胡\_不糊涂  
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#### 异常 ####

*  1. 什么是异常
 *   *  1.1 概念
     *  1.2 异常的体系结构
     *  1.3 异常的分类
 *  2. 异常处理
 *   *  2.1 防御式编程
     *  2.2 异常的抛出
     *  2.3 异常的捕获
     *   *  2.3.1 异常声明throws
         *  2.3.2 try-catch捕获并处理
         *  2.3.3 finally
     *  2.4 异常的处理流程
 *  3. 自定义异常类

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## 1. 什么是异常 ##

### 1.1 概念 ###

> **在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。**

比如写代码时经常会遇到的：

1.  **算术异常**

System.out.println(10 / 0);
    //分母不能为0

1.  **数组越界异常**

int[] arr = {
        1, 2, 3};
    System.out.println(arr[100]);
    //arr数组大小为3,打印arr[100]明显超过数组大小

1.  **空指针异常**

int[] arr = null;
    System.out.println(arr.length);
    //空指针没有大小

`🍩java中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述。`

### 1.2 异常的体系结构 ###

异常种类繁多，为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理，Java内部维护了一个异常的体系结构：  
![在这里插入图片描述][e6c3005a2e5e45a8828bd69f86de5bb9.png]  
![在这里插入图片描述][b5159952eca34f609964e8d1dd855dd7.png]  
从上图中可以看到：

*  Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception。
 *  Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表：StackOverflowError和OutOfMemoryError，一旦发生，就无法挽回。
 *  Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。比如：感冒、发烧。我们平时所说的异常就是Exception。

### 1.3 异常的分类 ###

1.  **编译时异常**

在程序编译期间发生的异常，称为编译时异常，也称为受检查异常(Checked Exception)

public class Person {
        
        private String name;
        private String gender;
        int age;
        // 想要让该类支持深拷贝，覆写Object类的clone方法即可
        @Override
        public Person clone() {
        
            return (Person)super.clone();
        }
    }
    
    //报错：未报告的异常错误java.lang.CloneNotSupportedException; 必须对其进行捕获或声明以便抛出

1.  **运行时异常**

在程序执行期间发生的异常，称为运行时异常，也称为非受检查异常(Unchecked Exception)  
RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。比如：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。

注： 编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。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。

## 2. 异常处理 ##

### 2.1 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，其主要的方式有：

1.  **LBYL: Look Before You Leap。在操作之前就做充分的检查。即：事前防御型**

boolean ret = false;
    ret = 登陆游戏();
    if (!ret) {
        
    	处理登陆游戏错误;
    	return;
    }
    ret = 开始匹配();
    if (!ret) {
        
    	处理匹配错误;
    	return;
    }
    ret = 游戏确认();
    if (!ret) {
        
    	处理游戏确认错误;
    	return;
    }
    ret = 选择英雄();
    if (!ret) {
        
    	处理选择英雄错误;
    	return;
    }
    ret = 载入游戏画面();
    if (!ret) {
        
    	处理载入游戏错误;
    	return;
    }
    ......

上述的正常流程和错误处理流程代码混在一起，代码整体显的比较混乱。这时就有：

1.  **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。即：事后认错型**

try {
        
    	登陆游戏();
    	开始匹配();
    	游戏确认();
    	选择英雄();
    	载入游戏画面();
    ...
    } catch (登陆游戏异常) {
        
    	处理登陆游戏异常;
    } catch (开始匹配异常) {
        
    	处理开始匹配异常;
    } catch (游戏确认异常) {
        
    	处理游戏确认异常;
    } catch (选择英雄异常) {
        
    	处理选择英雄异常;
    } catch (载入游戏画面异常) {
        
    	处理载入游戏画面异常;
    }
    ......

优势：正常流程和错误流程是分离开的，程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码。  
在Java中，异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、final、throws。

`🍩异常处理的核心思想就是 EAFP。`

### 2.2 异常的抛出 ###

在编写程序时，如果程序中出现错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者，比如：参数检测。  
在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。

语法如下：

throw new XXXException("异常产生的原因");

**实例：实现一个获取数组中任意位置元素的方法。**

public class Main {
        
        public static int getElement(int[] array, int index){
        
            if(null == array){
        
                throw new NullPointerException("传递的数组为null");
            }
            if(index < 0 || index >= array.length){
        
                throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下标越界");
            }
            return array[index];
        }
        public static void main(String[] args) {
        
            int[] array = {
        1,2,3};
            getElement(array, 3);
        }
    }

注：

*  throw必须写在方法体内部
 *  抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
 *  如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给JVM来处理
 *  如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译
 *  异常一旦抛出，其后的代码就不会执行

### 2.3 异常的捕获 ###

> 异常的捕获，也就是异常的具体处理方式，主要有两种：异常声明throws 以及 try-catch捕获处理。

#### 2.3.1 异常声明throws ####

在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即**当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常。**

语法格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1，异常类型2...{
        
    }

**实例：加载指定的配置文件config.ini**

public class Config {
        
    	File file;
    	/*
    	FileNotFoundException : 编译时异常，表明文件不存在
    	此处不处理，也没有能力处理，应该将错误信息报告给调用者，让调用者检查文件名字是否给错误了
    	*/
    	public void OpenConfig(String filename) throws FileNotFoundException{
        
    		if(filename.equals("config.ini")){
        
    			throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
    		}
    		// 打开文件
    	}
    	public void readConfig(){
        
    	}
    }

注：

*  throws必须跟在方法的参数列表之后
 *  声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
 *  方法内部如果抛出了多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型具有父子关系，直接声明父类即可

public class Config {
        
    	File file;
    	// public void OpenConfig(String filename) throws IOException,FileNotFoundException{
        
    	// FileNotFoundException 继承自 IOException
    	public void OpenConfig(String filename) throws IOException{
        
    		if(filename.endsWith(".ini")){
        
    				throw new IOException("文件不是.ini文件");
    		}
    		if(filename.equals("config.ini")){
        
    			throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
    		}
    		// 打开文件
    	}
    	public void readConfig(){
        
    	}
    }

*  调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛出。

public static void main(String[] args) throws IOException {
        
    	Config config = new Config();
    	config.openConfig("config.ini");
    }

将光标放在抛出异常方法上，alt + Insert 可以快速处理异常：  
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#### 2.3.2 try-catch捕获并处理 ####

throws对异常并没有真正处理，而是将异常报告给抛出异常方法的调用者，由调用者处理。如果真正要对异常进行处理，就需要try-catch。

语法格式：

try{
        
    	// 将可能出现异常的代码放在这里
            }catch(要捕获的异常类型 e){
        
    	// 如果try中的代码抛出异常了，此处catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时，或者是try中抛出异常的基类时，就会被捕获到
    	// 对异常就可以正常处理，处理完成后，跳出try-catch结构，继续执行后序代码
            }[catch(异常类型 e){
        
    	// 对异常进行处理
            }finally{
        
    	// 此处代码一定会被执行到
            }]
    	// 后序代码
    	// 当异常被捕获到时，异常就被处理了，这里的后序代码一定会执行
    	// 如果捕获了，由于捕获时类型不对，那就没有捕获到，这里的代码就不会被执行
    
    // 注意：[]中表示可选项，可以添加，也可以不用添加
    //try中的代码可能会抛出异常，也可能不会

**实例：读取配置文件，如果配置文件名字不是指定名字，抛出异常，调用者进行异常处理。**

public class Config {
        
        File file;
        public void openConfig(String filename) throws FileNotFoundException{
        
            if(!filename.equals("config.ini")){
        
                throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
            }
    // 打开文件
        }
        public void readConfig(){
        
        }
        public static void main(String[] args) {
        
            Config config = new Config();
            try {
        
                config.openConfig("config.txt");
                System.out.println("文件打开成功");
            } catch (IOException e) {
        
    // 异常的处理方式
    //System.out.println(e.getMessage()); // 只打印异常信息
    //System.out.println(e); // 打印异常类型：异常信息
                e.printStackTrace(); // 打印信息最全面
            }
    // 一旦异常被捕获处理了，此处的代码会执行
            System.out.println("异常如果被处理了，这里的代码也可以执行");
        }
    }

注：

*  try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行
 *  如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配，即异常不会被成功捕获，也就不会被处理，继续往外抛，直到JVM收到后中断程序----异常是按照类型来捕获的
 *  try中可能会抛出多个不同的异常对象，则必须用多个catch来捕获----即多种异常，多次捕获
 *  可以通过一个catch捕获所有的异常，即多个异常，一次捕获

#### 2.3.3 finally ####

在写程序时，有些特定的代码，不论程序是否发生异常，都需要执行。  
比如程序中打开的资源：网络连接、数据库连接、IO流等，在程序正常或者异常退出时，必须要对资源进进行回收。另外，因为异常会引发程序的跳转，可能导致有些语句执行不到，finally就是用来解决这个问题的。

语法格式：

try{
        
    	// 可能会发生异常的代码
    }catch(异常类型 e){
        
    	// 对捕获到的异常进行处理
    }finally{
        
    	// 此处的语句无论是否发生异常，都会被执行到
    }

**实例：**

public static void main(String[] args) {
        
    	try{
        
    		int[] arr = {
        1,2,3};
    		arr[100] = 10;
    		arr[0] = 10;
    	}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
        
    		System.out.println(e);
    	}finally {
        
    		System.out.println("finally中的代码一定会执行");
    	}
    	System.out.println("如果没有抛出异常，或者异常被处理了，try-catch后的代码也会执行");
    }

`🍩finally中的代码一定会执行的，一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作。`

### 2.4 异常的处理流程 ###

1.  程序先执行 try 中的代码。
2.  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。
3.  如果找到匹配的异常类型，就会执行 catch 中的代码。
4.  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。
5.  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)。
6.  如果上层调用者也没有处理的了异常，就继续向上传递。
7.  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。

## 3. 自定义异常类 ##

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类，但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构。

例如，实现一个用户登陆功能：

public class LogIn {
        
    	private String userName = "admin";
    	private String password = "123456";
    	public static void loginInfo(String userName, String password) {
        
    		if (!userName.equals(userName)) {
        
    		}
    		if (!password.equals(password)) {
        
    		}
    		System.out.println("登陆成功");
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
        
    		loginInfo("admin", "123456");
    	}
    }

此时我们在处理用户名密码错误的时候可能就需要抛出两种异常。  
我们可以基于已有的异常类进行扩展(继承)，创建和我们业务相关的异常类。

具体方式：

1.  自定义异常类，然后继承自Exception 或者 RunTimeException。
2.  实现一个带有String类型参数的构造方法，参数含义：出现异常的原因；

**此时 login 代码可以改成:**

public class LogIn {
        
        private String userName = "admin";
        private String password = "123456";
        public static void loginInfo(String userName, String password)
                throws UserNameException,PasswordException{
        
            if (!userName.equals(userName)) {
        
                throw new UserNameException("用户名错误！");
            }
            if (!password.equals(password)) {
        
                throw new PasswordException("用户名错误！");
            }
            System.out.println("登陆成功");
        }
        public static void main(String[] args) {
        
            try {
        
                loginInfo("admin", "123456");
            } catch (UserNameException e) {
        
                e.printStackTrace();
            } catch (PasswordException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

注：

*  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

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[Java]: http://t.csdn.cn/P9HTz
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