Java基础语法（二十一）

一.异常

1.异常的概述

什么是异常？Java代码在运行时期发生的问题就是异常
异常类
- 在Java中，把异常信息封装成了一个类
- 当出现了问题时，就会创建异常类对象并抛出异常相关的信息（如异常出现的位置、原因等）
我们见过的异常
- 数组角标越界异常ArrayIndexOutOfBoundsException
- 空指针异常NullPointerException

2.异常的继承体系和错误区别

异常的继承体系

Throwable: 它是所有错误与异常的超类（祖宗类）
|- Error 错误
|- Exception 编译期异常,进行编译JAVA程序时出现的问题
       |- RuntimeException 运行期异常, JAVA程序运行过程中出现的问题

异常与错误的区别

异常

指程序在编译、运行期间发生了某种异常(XxxException)，我们可以对异常进行具体的处理
若不处理异常，程序将会结束运行
实例代码

public static void main(String[] args) {
  int[] arr = new int[3];
  System.out.println(arr[0]);
  System.out.println(arr[3]);
  // 该句运行时发生了数组索引越界异常
  // ArrayIndexOutOfBoundsException，
  // 由于没有处理异常，导致程序无法继续执行，程序结束。
  System.out.println("over"); // 由于上面代码发生了异常，此句代码不会执行
}

错误

指程序在运行期间发生了某种错误(XxxError)，Error错误通常没有具体的处理方式，程序将会结束运行
Error错误的发生往往都是系统级别的问题，都是jvm所在系统发生的，并反馈给jvm的
我们无法处理
实例代码

public static void main(String[] args) {
  int[] arr = new int[1024*1024*100];
  //该句运行时发生了内存溢出错误OutOfMemoryError，开辟了过大的数组空间，
  //导致JVM在分配数组空间时超出了JVM内存空间，直接发生错误。
}

3.异常对象的产生原因和处理方式

异常对象的产生原因
- 实例代码
```
//工具类
class ArrayTools{
    //对给定的数组通过给定的角标获取元素。
    public static int getElement(int[] arr,int index)   {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}
//测试类
class ExceptionDemo2 {
    public static void main(String[] args)  {
        int[] arr = {34,12,67};
        int num = ArrayTools.getElement(arr,4)
        System.out.println("num="+num);
        System.out.println("over");
    }
}
```
- 原因分析
  - 由于没找到4索引，导致运行时发生了异常。这个异常JVM认识：ArrayIndexOutOfBoundsException。这个异常Java本身有描述：异常的名称、异常的内容、异常的产生位置。java将这些信息直接封装到异常对象中。new ArrayIndexOutOfBoundsException(4)。
  - throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(4);产生异常对象。JVM将产生的异常抛给调用者main()方法。
  - main()方法接收到了数组索引越界异常对象。由于main()方法并没有进行处理异常，main()方法就会继续把异常抛给调用者JVM。当JVM收到异常后，将异常对象中的名称、异常内容、位置都显示在就控制台上。同时让程序立刻终止。

这里写图片描述

异常的处理方式
- JVM的默认处理方式
- 把异常的名称,原因,位置等信息输出在控制台，同时会结束程序。
  - 一旦有异常发生，其后来的代码不能继续执行。
- 解决程序中异常的手动方式
  - 编写处理代码try...catch...finally
  - 抛出 throws

4.方法内部抛出对象throw关键字

在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。

什么时候使用throw关键字？当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。
使用throw关键字具体操作
- 创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。
- 通过关键字throw将这个异常对象告知给调用者。throw 异常对象；
- throw 用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。

throw关键字使用格式

使用格式：throw new 异常类名(参数);
异常抛出举例

throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");

实例代码

//编写工具类，提供获取数组指定索引处的元素值
class ArrayTools{
  //通过给定的数组，返回给定的索引对应的元素值。
  public static int getElement(int[] arr,int index) {
      /*
    若程序出了异常，JVM它会打包异常对象并抛出。但是它所提供的信息不够给力。想要更清晰，需要自己抛出异常信息。
下面判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
    */
      if(arr==null){
          throw new NullPointerException("arr指向的数组不存在");
      }
      if(index<0 || index>=arr.length){
          throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("错误的角标，"+index+"索引在数组中不存在");
      }
      int element = arr[index];
      return element;
  }
}
//测试类
class ExceptionDemo3 {
  public static void main(String[] args) {
      int[] arr = {34,12,67}; //创建数组
      int num = ArrayTools.getElement(null,2);// 调用方法，获取数组中指定索引处元素
      //int num = ArrayTools.getElement(arr,5);// 调用方法，获取数组中指定索引处元素
      System.out.println("num="+num);//打印获取到的元素值
  }
}

5.方法声明异常关键字throws

声明：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理（稍后讲解该方式），那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。
声明异常格式：修饰符返回值类型方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2… { }
注意事项： throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。

实例代码：多个异常的处理

class Demo{
  /*
如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明。
*/
  public void show(int x)throws Exception   {
      if(x>0){
          throw new Exception();
      } else {
          System.out.println("show run");
      }
  }
}
//throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。
//多个异常的情况，例如:
public static int getElement(int[] arr,int index) throws NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException {
  if(arr==null){
      throw new NullPointerException("arr指向的数组不存在");
  }
  if(index<0 || index>=arr.length){
      throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("错误的角标，"+index+"索引在数组中不存在");
  }
  int element = arr[index];
  return element;
}

6.try…catch异常处理

捕获：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理

捕获异常格式

try {
  //需要被检测的语句。
}
catch(异常类 变量) { //参数。
  //异常的处理语句。
}
finally {
  //一定会被执行的语句。
}

格式说明
- try：该代码块中编写可能产生异常的代码。
- catch：用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。
- finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。try…catch…处理掉异常后，程序可以继续执行。

实例代码

//捕获异常格式
class ExceptionDemo{
  public static void main(String[] args){ //throws ArrayIndexOutOfBoundsException
      try   {
          int[] arr = new int[3];
          System.out.println( arr[5] );// 会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException
          //当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
      }
      catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { //括号中需要定义什么呢？try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型。 
          System.out.println("异常发生了");
      } finally {
          arr = null; //把数组指向null，通过垃圾回收器，进行内存垃圾的清除
      }
      System.out.println("程序运行结果");
  }
}

这里写图片描述

7.多catch处理

一个try 多个catch组合：对代码进行异常检测，并对检测的异常传递给catch处理。对每种异常信息进行不同的捕获处理。

多catch处理的格式

void show(){ //不用throws 
  try{
      throw new Exception();//产生异常，直接捕获处理
  }catch(XxxException e){
      //处理方式    
  }catch(YyyException e){
      //处理方式    
  }catch(ZzzException e){
      //处理方式    
  }
}
//注意事项：在捕获异常处理中，变量也是有作用域的，如可以定义多个catch中异常变量名为e。

这里写图片描述

8.多catch处理细节

细节：多个catch小括号中，写的是异常类的类名，有没有顺序的概念？有顺序关系。
平级异常：抛出的异常类之间,没有继承关系,没有顺序
- NullPointerException extends RuntimeException
- NoSuchElementException extends RuntimeException
- ArrayIndexOutOfBoundsException extends IndexOutOfBoundsException extends RuntimeException
上下级关系的异常：越高级的父类,越写在下面

9.finally代码块

finally的特点：被finally控制的语句体一定会执行
finally的作用：无论程序是否有异常出现,程序必须执行释放资源

10.调用抛出异常方法try和throws处理方式

在实际开发中使用哪种异常处理方式呢？能自己处理的尽量自己处理。(建议用try…catch)

11.运行时期异常的特点

运行时期异常的概述：RuntimeException和他的所有子类异常,都属于运行时期异常。NullPointerException,ArrayIndexOutOfBoundsException等都属于运行时期异常。
运行时期异常的特点
- 方法中抛出运行时期异常,方法定义中无需throws声明,调用者也无需处理此异常。
- 运行时期异常一旦发生,需要程序人员修改源代码。
- 设计原因：运行异常一旦发生,一定是源代码的错误，会影响到后面的代码，故需要修改源代码

12.运行异常的案例

计算圆的面积
- 定义方法计算圆形的面积
- 但是如果违反了真实情况，参数小于等于0时需要停止程序不继续计算

实例代码

public class RuntimeExceptionDemo {
  public static void main(String[] args) {
      double d = getArea(1);
      System.out.println(d);
  }
  /*
     *  定义方法,计算圆形的面积
     *  传递参数0,或者负数,计算的时候没有问题
     *  但是,违反了真实情况
     *  参数小于=0, 停止程序,不要在计算了
     */
  public static double getArea(double r){
      if(r <= 0)
          throw new RuntimeException("圆形不存在");
      return r*r*Math.PI;
  }
}

13.方法重写时异常的处理

方法重写时候异常的处理

子类覆盖父类方法时，如果父类的方法声明异常，子类只能声明父类异常或者该异常的子类或不声明。

class Fu {
    public void method () throws RuntimeException {}
}
class Zi extends Fu {
    public void method() throws RuntimeException { }  //抛出父类一样的异常
    //public void method() throws NullPointerException{ } //抛出父类子异常
}

当父类方法声明多个异常时，子类覆盖时只能声明多个异常的全部或子集

class Fu {
    public void method () throws NullPointerException, ClassCastException{}
}
class Zi extends Fu {
    public void method()throws NullPointerException, ClassCastException { }         
    public void method() throws NullPointerException{ } //抛出父类异常中的一部分
    public void method() throws ClassCastException { } //抛出父类异常中的一部分
}

当被覆盖的方法没有异常声明时，子类覆盖时无法声明异常的。

class Fu {
    public void method (){
    }
}
class Zi extends Fu {
    public void method() throws Exception { }//错误的方式
}

父类中会存在下列这种情况，接口也有这种情况。接口中没有声明异常，而实现的子类覆盖方法时发生了异常，怎么办？

无法进行throws声明，只能catch的捕获。万一问题处理不了呢？catch中继续throw抛出，但是只能将异常转换成RuntimeException子类抛出。

interface Inter {
  public abstract void method();
}
class Zi implements Inter {//无法声明 throws Exception
  public void method(){ 
      int[] arr = null;
      if (arr == null) {
          //只能捕获处理
          try{
              throw new Exception(“哥们，你定义的数组arr是空的!”);
          } catch(Exception e){
              System.out.println(“父方法中没有异常抛出，子类中不能抛出Exception异常”);
              //我们把异常对象e，采用RuntimeException异常方式抛出
              throw new RuntimeException(e);
          }
      }
  }
}

14.Throwable方法

常见方法
- getMessage()方法，返回该异常的详细信息字符串，即异常提示信息
- toString()方法，返回该异常的名称与详细信息字符串
- printStackTrace()方法，在控制台输出该异常的名称与详细信息字符串、异常出现的代码位置

实例代码

try {
  Object p= null;
  if (p==null) {
      throw new NullPointerException("出现空指针异常了，请检查对象是否为null");
  }
} catch (NullPointerException e) {
  String message = e.getMessage();
  System.out.println(message );//出现空指针异常了，请检查对象是否为null
  String result = e.toString();
  System.out.println(result);   //java.lang.NullPointerException: 出现空指针异常了，请检查对象是否为null
  e.printStackTrace(); //java.lang.NullPointerException: 出现空指针异常了，请检查对象是否为null,at TestException.main(TestException.java:8)
}

15.自定义异常

自定义异常的定义

每个异常中都调用了父类的构造方法，把异常描述信息传递给了父类，让父类帮我们进行异常信息的封装。
定义格式

Class 异常名 extends Exception{ //或继承RuntimeException
    public 异常名(){
    }
    public 异常名(String s){ 
        super(s); // 如果自定义异常需要异常信息，可以通过调用父类的带有字符串参数的构造函数即可。
    }
}

自定义异常的练习

练习内容：在Person类的有参数构造方法中，进行年龄范围的判断，若年龄为负数或大于200岁，则抛出NoAgeException异常，异常提示信息“年龄数值非法”。要求：在测试类中，调用有参数构造方法，完成Person对象创建，并进行异常的处理。
实例代码

//异常类
class NoAgeException extends Exception{
    NoAgeException() {
        super();
    }
    NoAgeException(String message)  {
        super(message);
    }
}
//Person类
class Person{
    private String name;
    private int age;
    Person(String name,int age) throws NoAgeException   {
        //加入逻辑判断。
        if(age<0 || age>200)        {
            throw new NoAgeException(age+",年龄数值非法");
        }
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    //定义Person对象对应的字符串表现形式。覆盖Object中的toString方法。
    public String toString()    {
        return "Person[name="+name+",age="+age+"]";
    }
}
//测试类
class ExceptionDemo{
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Person p = new Person("xiaoming",20);
            System.out.println(p);
        }
        catch (NoAgeException ex){
            System.out.println("年龄异常啦");
        }
        System.out.println("over");
    }
}

关于构造函数方法抛出异常类总结：构造函数到底抛出这个NoAgeException是继承Exception呢？还是继承RuntimeException呢？
- 继承Exception，必须要throws声明，一声明就告知调用者进行捕获，一旦问题处理了调用者的程序会继续执行。
- 继承RuntimeExcpetion,不需要throws声明的，这时调用是不需要编写捕获代码的，因为调用根本就不知道有问题。一旦发生NoAgeException，调用者程序会停掉，并有jvm将信息显示到屏幕，让调用者看到问题，修正代码。

Java基础语法（二十一）

一.异常

1.异常的概述

2.异常的继承体系和错误区别

3.异常对象的产生原因和处理方式

4.方法内部抛出对象throw关键字

5.方法声明异常关键字throws

6.try…catch异常处理

7.多catch处理

8.多catch处理细节

9.finally代码块

10.调用抛出异常方法try和throws处理方式

11.运行时期异常的特点

12.运行异常的案例

13.方法重写时异常的处理

14.Throwable方法

15.自定义异常

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