Java 笔记《异常》

为什么需要异常？
程序中可能会出现那些错误和问题？
异常有哪些种类？
常见的异常处理方式有哪些?
使用异常机制的技巧有哪些？

1. 为什么需要异常？

用户在遇到错误时会感觉到很不爽，如果一个用户在运行程序期间，由于程序的一些错误或者外部环境的影响造成了用户数据的丢失，用户就有可能不在使用这个程序了。为了避免此类事情发生，至少应该做到：

向用户报告错误
保存所有的工作结果
允许用户以妥善的形式退出程序
返回到一种安全状态，并能够让用户执行一些其他的操作

Java提供的异常捕获机制来改善这种情况。

某个方法不能采用正常的途径完成它的任务，就可能通过另一个路径退出该方法。 这种情况下，方法并不返回任何值，而是抛出（throw）一个封装了错误信息的对象。这个方法会立刻退出，并不返回任何值，调用这个方法的代码也将无法执行，而是异常处理机制开始搜索能够处理这种异常状况的异常处理器（exception handler）。

2.程序中可能会出现那些错误和问题？

用户输入错
设备错误
物理限制
代码错img

3.异常有哪些种类？

3.1 `Exception`

JavaAPI里是这样描述的：

extends Throwable

The class Exception and its subclasses are a form of Throwable that indicates conditions that a reasonable application might want to catch.

The class Exception and any subclasses that are not also subclasses of RuntimeException are checked exceptions. Checked exceptions need to be declared in a method or constructor's throws clause if they can be thrown by the execution of the method or constructor and propagate outside the method or constructor boundary.

3.2 `RuntimeException`派生出

NullPointerException - 空指针引用异常。
ClassCastException - 类型强制转换异常。
IllegalArgumentException - 传递非法参数异常。
ArithmeticException - 算术运算异常
ArrayStoreException - 向数组中存放与声明类型不兼容对象异常
IndexOutOfBoundsException - 下标越界异常
NegativeArraySizeException - 创建一个大小为负数的数组错误异常
NumberFormatException - 数字格式异常
SecurityException - 安全异常
UnsupportedOperationException - 不支持的操作异常

JavaAPI里是这样描述的：

extends Exception

RuntimeException is the superclass of those exceptions that can be thrown during the normal operation of the Java Virtual Machine.

RuntimeException and its subclasses are unchecked exceptions. Unchecked exceptions do not need to be declared in a method or constructor's throws clause if they can be thrown by the execution of the method or constructor and propagate outside the method or constructor boundary.

3.3 `IOException`有

试图打开一个不存在的文件。
试图在文件尾部读数据。
试图根据给的的字符串查找Class对象，而这个字符串表示的类并不存在。

Java把所有的Error＆RuntimeException称为未检查(unchecked)异常，其他的异常称为已检查异常(checked)，编译器会检查是否未所以的已检查异常提供了异常处理器。

如果出现了RuntimeException，那么一定是我的问题

4.常见的异常处理方式有哪些?

4.1 声明异常

如标准类库提供的FileInputStream类的一个构造器的声明：

public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException
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4.2 抛出异常

String readData(Scanner in) throws EOFException
{
  ...
  while(...)
  {
    if(!in.hasNext()) /*EOF encountered*/
    {
      if(n < len)
        throw new EOFException();
    }
    ...
  }
  return s;
}
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其中为了更加细致的描述这个异常，EOFException类提供了一个含义字符串类型参数的构造器：

String gripe = "Conten - length: " + len + ", Received: " + n;
throw new EOFException(gripe);
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4.3 捕获异常

try
{
  code
  more code
}
catch(Exception)
{
  handler for this type
}
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有时候需要捕获多个异常：

try
{
  code that might throw exceptions
}
catch(FileNotFoundException | UnknowHostException)
{
  emergency action for missing file and unkonw hosts
}
catch(IOException)
{
  emergency action for all other I/O problems
}
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注意这里两个异常有相同的处理动作时可以合并，合并采用的逻辑或( | ) 而不是短路或（||）

4.4 再次抛出异常与异常链

在catch中可以再抛出一个异常，这样做的目的是改变异常的类型。比如执行servlet的代码可能不想知道发生错误的细节原因，但希望明确的知道servlet是否又问题。

try
{
  access the database
}
catch(SQLExeption e)
{
  Throwable se = new ServletException();
  se.initCause(e);
  throw se;
}
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这样做在捕获到异常时就可以使用:

Throwable e = se.getCause();
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重新得到原始异常而补丢失细节。

4.5 finally子句

@Test
public void myFinally()
{
    try {
        InputStream in = new FileInputStream("/home/lighk/test.txt");
        try
        {
            in.read();
            /*take care! There is might throw other Exception*/
        }
        finally
        {
            in.close();
        }
    }
    catch (IOException e)
    {
        e.printStackTrace();
    }
}
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内层的try只有一个职责：却倒关闭输入流。
外层的try也只有一个职责：确保出现的错误。

这里又一个问题，如果内层的try只是抛出IOException那么这种结构很适合。但是如果内层的try抛出了非IOException，这些异常只有这个方法的调用者才能处理。执行这个finally语句块，并调用close。而close()方法本身也可能抛出IOException。当这种情况出现，原始异常会丢失，转而抛出close()方法的异常。然而第一个异常可能会更有意思。若嵌套多层try语句也可以解决这个问题，但这会让代码变得很繁琐。 Java 7 未这种代码模式提供了一个很又用的快捷方式－－带资源的try语句。

4.6 带资源的try语句

try(Scanner in = new Scanner(new FileInputStream("/home/lighk/test.txt"));
  PrintWriter out = New PrintWriter("out.txt"))
  {
    while(in.hasNext())
      out.println(in.next().toUpperCase());
  }
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前提是这个资源必须实现了AutoCloseable接口，或者其子接口Closeable.

不论这这个方法如何退出，in & out 都会关闭。若try抛出一个异常，close（）抛出一个异常，close() 的异常会被｀抑制｀。这些异常会被自动捕获，并由addSuppressed方法增加到原来的异常。若对这个异常感兴趣，可以调用getSuppressed方法获取close抛出并被抑制的异常列表。

5.使用异常机制的技巧有哪些？

异常不能代替简单的测试

if(! s.empty())
  s.pop();
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try
{
  s.pop();
}
catch(EmptyStackException e)
{
  /*&emsp;do something */
}
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前者的性能要比后者高的多，因此只在异常情况下使用异常机制。

不要过分的细化异常,将正常处理与错误处理分开
利用异常的层次结构
不要压制异常
检测错误时，｀苛刻｀比放任更好在无效的参数调用一个方法时，返回一个虚拟的数字还是抛出一个异常？ eg. when stack is empty, we should return a null or throw a EmptyStackException? Horstmann recommanded :

Throw a EmptyStackException is better than throw a NullPointerException in the following code to the error.

不要羞于传递异常５和６可以归结为早抛出，晚捕获