Java学习(六):异常机制

6.1 导引问题

  • 异常处理(Exception Handling)就是一种解决这一问题的机制,能够较好地处理程序不能正常运行的情况。
    example

6.2 异常的概念

  • 异常指程序运行过程中出现的非正常现象,例如用户输入错误、除数为零、需要处理的文件不存在、数组下标越界等。
  • 在Java的异常处理机制中,引进了很多用来描述和处理异常的类,称为异常类。异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。
  • 所谓异常处理,就是指程序在出现问题时依然可以正确的执行完。
  • Java是采用面向对象的方式来处理异常的。处理过程:
  1. 抛出异常:在执行一个方法时,如果发生异常,则这个方法生成代表该异常的一个对象,停止当前执行路径,并把异常对象提交给JRE。
  2. 捕获异常:JRE得到该异常后,寻找相应的代码来处理该异常。JRE在方法的调用栈中查找,从生成异常的方法开始回溯,直到找到相应的异常处理代码为止。

6.3 异常分类

  • Java对异常进行了分类,不同类型的异常分别用不同的Java类表示,所有异常的根类为java.lang.Throwable,Throwable下面又派生了两个子类:Error和Exception。
    classfication

6.3.1 Error

  • Error是程序无法处理的错误,表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关,而表示代码运行时 JVM(Java 虚拟机)出现的问题。例如,Java虚拟机运行错误(Virtual MachineError),当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时,将出现 OutOfMemoryError。这些异常发生时,Java虚拟机(JVM)一般会选择线程终止
  • Error 表明系统 JVM 已经处于不可恢复的崩溃状态中。我们不需要管它。

6.3.2 Exception

  • Exception 是程序本身能够处理的异常,如:
    空指针异常(NullPointerException)
    数组下标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)
    类型转换异常(ClassCastException)
    算术异常(ArithmeticException)等。

    Exception 类是所有异常类的父类,其子类对应了各种各样可能出现的异常事件。 通常Java的异常可分为:

  1. RuntimeException 运行时异常

  2. CheckedException 已检查异常

6.3.3 RuntimeException 运行时异常

  • 派生于RuntimeException的异常,如被 0 除数组下标越界空指针等,其产生比较频繁,处理麻烦,如果显式的声明或捕获将会对程序可读性和运行效率影响很大。 因此由系统自动检测并将它们交给缺省的异常处理程序(用户可不必对其处理)。
  • 这类异常通常是由编程错误导致的,所以在编写程序时,并不要求必须使用异常处理机制来处理这类异常,经常需要通过增加“逻辑处理来避免这些异常”。
  • ArithmeticException异常:试图除以0
    example
  • NullPointerException异常
    解决空指针异常,通常是增加非空判断
    example
  • ClassCastException异常
    example
  • ArrayIndexOutOfBoundsException异常
    解决数组索引越界异常的方式,增加关于边界的判断
    example
  • NumberFormatException异常
    数字格式化异常的解决,可以引入正则表达式判断是否为数字
    example

6.3.4 CheckedException 已检查异常

  • 所有不是RuntimeException的异常,统称为Checked Exception,又被称为“已检查异常”,如IOExceptionSQLException等以及用户自定义的Exception异常。 这类异常在编译时就必须做出处理,否则无法通过编译。

6.4 异常的处理方式之一:捕获异常

  • 捕获异常是通过3个关键词来实现的:try-catch-finally。用try来执行一段程序,如果出现异常,系统抛出一个异常,可以通过它的类型来捕捉(catch)并处理它,最后一步是通过finally语句为异常处理提供一个统一的出口,finally所指定的代码都要被执行(catch语句可有多条;finally语句最多只能有一条,根据自己的需要可有可无)
    note
  1. 即使 try 和 catch 块中存在 return 语句,finally 语句也会执行。是在执行完 finally 语句后再通过 return 退出。

  2. finally 语句块只有一种情况是不会执行的,那就是在执行 finally 之前遇到了 System.exit(0) 结束程序运行。
    example
    result

6.5 异常的处理方式之二:声明异常

  • 当CheckedException产生时,不一定立刻处理它,可以再把异常throws出去。
  • 在方法中使用try-catch-finally是由这个方法来处理异常。但是在一些情况下,当前方法并不需要处理发生的异常,而是向上传递给调用它的方法处理。
  • 如果一个方法中可能产生某种异常,但是并不能确定如何处理这种异常,则应根据异常规范在方法的首部声明该方法可能抛出的异常。
  • 如果一个方法抛出多个已检查异常,就必须在方法的首部列出所有的异常,之间以逗号隔开。
    example
    result

6.6 自定义异常

  1. 在程序中,可能会遇到JDK提供的任何标准异常类都无法充分描述清楚我们想要表达的问题,这种情况下可以创建自己的异常类,即自定义异常类。

  2. 自定义异常类只需从Exception类或者它的子类派生一个子类即可。

  3. 自定义异常类如果继承Exception类,则为受检查异常,必须对其进行处理;如果不想处理,可以让自定义异常类继承运行时异常RuntimeException类。

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  4. 习惯上,自定义异常类应该包含2个构造器:一个是默认的构造器,另一个是带有详细信息的构造器。
    example

package io.github.amarisex;

public class TestMyException {
	public static void main(String[] args) {
		Person p = new Person();
		p.setAge(-1);
	}

}

class Person{
	private int age;

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		if(age<0) {
			throw new IllegalAgeException("negative age!");
		}
		this.age = age;
	}
	
}

class IllegalAgeException extends RuntimeException{
	public IllegalAgeException() {	
	}
	
	public IllegalAgeException(String msg) {	
		super(msg);
	}
	
}

result

  • 使用异常机制的建议
  1. 避免使用异常处理代替错误处理,这样会降低程序的清晰性,并且效率低下。

  2. 处理异常不可以代替简单测试—只在异常情况下使用异常机制。

  3. 不要进行小粒度的异常处理—应该将整个任务包装在一个try语句块中。

  4. 异常往往在高层处理

6.7 总结

  1. Error 与 Exception 都继承自 Throwable 类

  2. Error 类层次描述了 Java 运行时系统内部错误和资源耗尽错误。

  3. Exception 类是所有异常类的父类,其子类对应了各种各样可能出现的异常事件。

  4. 常见的异常类型

    –ArithmeticException

    –NullPointerException

    –ClassCastException

    –ArrayIndexOutOfBoundsException

    –NumberFormatException

  5. 方法重写中声明异常原则:子类声明的异常范围不能超过父类声明的范围

  6. 异常处理的三种方式

    –捕获异常:try-catch-finally

    –声明异常:throws

  7. 自定义异常类只需从Exception类或者它的子类派生一个子类即可。

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