Java基础 - 异常机制详解
异常的层次结构
异常指不期而至的各种状况,如:文件找不到、网络连接失败、非法参数等。异常是一个事件,它发生在程序运行期间,干扰了正常的指令流程。Java通 过API中Throwable类的众多子类描述各种不同的异常。因而,Java异常都是对象,是Throwable子类的实例,描述了出现在一段编码中的 错误条件。当条件生成时,错误将引发异常。
Java异常类层次结构图:
Throwable
Throwable是Java语言所有错误与异常的超类
Throwable包括两个子类 :Error (错误)和 Exception(异常),他们通常用于指示发生了异常情况。
Throwable 包含了其线程创建时线程执行堆栈的快照,它提供了 printStackTrace() 等接口用于获取堆栈跟踪数据等信息。
Error(错误)
Error 类及其子类:程序中无法处理的错误,表示运行应用程序中出现了严重的错误。
此类错误一般表示代码运行时 JVM 出现问题。通常有 Virtual MachineError(虚拟机运行错误)、NoClassDefFoundError(类定义错误)等。比如 OutOfMemoryError:内存不足错误;StackOverflowError:栈溢出错误。此类错误发生时,JVM 将终止线程。
这些错误是不受检异常,非代码性错误。因此,当此类错误发生时,应用程序不应该去处理此类错误。按照Java惯例,我们是不应该实现任何新的Error子类的!
Exception(异常)
程序本身可以捕获并处理的异常。Exception这种异常又可以分为两类:运行时异常和编译时异常。
运行时异常
都是RuntimeException类及其子类异常,如NullPointerException(空指针异常)、IndexOutOfBoundsException(下标越界异常)等,这些异常是不检查异常,程序中可以选择捕获处理,也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的,程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。
运行时异常的特点是Java编译器不会检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常,即使没有用try-catch语句捕获它,也没有用throws子句声明抛出它,也会编译通过。
非运行时异常(编译时异常)
是RuntimeException以外的异常,类型上都属于Exception异常以及Exception的子类。从程序语法角度上来讲是必须处理的异常,如果不处理 ,程序就无法编译通过。如 IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常,一般情况下不糊自定义异常。
可查的异常(checked exceptions)和不可查的异常(unchecked exceptions)
可查异常(编译器要求必须要处理的异常)
正确的程序在运行中,很容易出现的、清理可容的异常状况。可查看异常虽然是异常状况,但在一定程度上他的发生是可以预计的,而且一旦发生这种异常状况,就必须马上采取某种方式进行处理。
除了RuntimeException及其子类以外,其他的Exception类及其子类都属于可查异常。这种异常的特点是Java编译器会检查 它,也就是说,当程序中可能出现这类异常,要么用try-catch语句捕获它,要么用throws子句声明抛出它,否则编译不会通过。
不可查异常(编译器不要求强制处理的异常)
包括运行时异常(RuntimeException以及其子类)和错误(Error)
异常基础
TIP
接下来我们看下异常使用的基础
异常关键字
try – 用于监听。将要被监听的代码(可能抛出异常的代码)放在try语句块之内,当try语句块内发生异常时,异常就被抛出。
catch – 用于捕获异常。catch用来捕获try语句块中发生的异常。
**finally** – finally语句块总是会被执行。它主要用于回收在try块里打开的物力资源(如数据库连接、网络连接和磁盘文件)。只有finally块,执行完成之后,才会回来执行try或者catch块中的return或者throw语句,如果finally中使用了return或者throw等终止方法的语句,则就不会跳回执行,直接停止。
throw – 用于抛出异常。
throws – 用在方法签名中,用于声明该方法可能抛出的异常。
异常的申明(throws)
在Java中,当前执行的语句必须属于某个方法,Java解释器调用main方法执行开始程序。若方法中存在检查异常,
如果不对其捕获,那必须在方法头中显式声明该异常,以便于告知方法调用者此方法有异常,需要进行处理。
在方法中声明一个异常,方法头中使用关键字throws,后面接上要声明的异常。若声明多个异常,则使用逗号分割。
如下所示:
public static void method() throws IOException, FileNotFoundException{ //something statements }
注意:若是父类的方法没有声明异常,则子类继承方法后,也不能声明异常。
通常,应该捕获那些知道如何处理的异常,将不知道如何处理的异常继续传递下去。传递异常可以在方法签名处使用 throws 关 键字声明可能会抛出的异常。
private static void readFile(String filePath) throws IOException { File file = new File(filePath); String result; BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(file)); while((result = reader.readLine())!=null) { System.out.println(result); } reader.close(); }
Throws抛出异常的规则:
如果是不可查异常(unchecked exception),即Error、RuntimeException或它们的子类,那么可以不使用throws关键字来声明要抛出的异常,编译仍能顺利通过,但在运行时会被系统抛出。
必须声明方法可抛出的任何可查异常(checked exception)。即如果一个方法可能出现受可查异常,要么用try-catch语句捕获,要么用throws子句声明将它抛出,否则会导致编译错误
仅当抛出了异常,该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候,应该继续抛出,而不是囫囵吞枣。
调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法,则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。
异常的抛出(throw)
如果代码可能会引发某种错误,可以创建一个合适的异常类实例并抛出它,这就是抛出异常。
如下所示:
public static double method(int value) { if(value == 0) { throw new ArithmeticException("参数不能为0"); //抛出一个运行时异常 } return 5.0 / value; }
大部分情况下都不需要手动抛出异常,因为Java的大部分方法要么已经处理异常,要么已声明异常。所以一般都是捕获异常或者再往上抛。
有时我们会从 catch 中抛出一个异常,目的是为了改变异常的类型。多用于在多系统集成时,当某个子系统故障,异常类型可能有多种,可以用统一的异常类型向外暴露,不需暴露太多内部异常细节。
private static void readFile(String filePath) throws MyException { try { // code } catch (IOException e) { MyException ex = new MyException("read file failed."); ex.initCause(e); throw ex; } }
异常的自定义
习惯上,定义一个异常类应包含两个构造函数,一个无参构造函数和一个带有详细描述信息的构造函数(Throwable 的 toString 方法会打印这些详细信息,调试时很有用), 比如上面用到的自定义MyException:
public class MyException extends Exception { public MyException(){ } public MyException(String msg){ super(msg); } // ... }
异常的捕获
异常捕获处理的方法通常有:
- try-catch
- try-catch-finally
- try-finally
- try-with-resource
try-catch
在一个 try-catch 语句块中可以捕获多个异常类型,并对不同类型的异常做出不同的处理
private static void readFile(String filePath) { try { // code } catch (FileNotFoundException e) { // handle FileNotFoundException } catch (IOException e){ // handle IOException } }
同一个 catch 也可以捕获多种类型异常,用 | 隔开
private static void readFile(String filePath) { try { // code } catch (FileNotFoundException | UnknownHostException e) { // handle FileNotFoundException or UnknownHostException } catch (IOException e){ // handle IOException } }
try-catch-finally
- 常规语法
try { //执行程序代码,可能会出现异常 } catch(Exception e) { //捕获异常并处理 } finally { //必执行的代码 }
执行的顺序
当try没有捕获到异常时:try语句块中的语句逐一被执行,程序将跳过catch语句块,执行finally语句块和其后的语句;
当try捕获到异常,catch语句块里没有处理此异常的情况:当try语句块里的某条语句出现异常时,而没有处理此异常的catch语句块时,此异常将会抛给JVM处理,finally语句块里的语句还是会被执行,但finally语句块后的语句不会被执行;
当try捕获到异常,catch语句块里有处理此异常的情况:在try语句块中是按照顺序来执行的,当执行到某一条语句出现异常时,程序将跳到catch语句块,并与catch语句块逐一匹配,找到与之对应的处理程序,其他的catch语句块将不会被执行,而try语句块中,出现异常之后的语句也不会被执行,catch语句块执行完后,执行finally语句块里的语句,最后执行finally语句块后的语句
一个完整的例子
private static void readFile(String filePath) throws MyException { File file = new File(filePath); String result; BufferedReader reader = null; try { reader = new BufferedReader(new FileReader(file)); while((result = reader.readLine())!=null) { System.out.println(result); } } catch (IOException e) { System.out.println("readFile method catch block."); MyException ex = new MyException("read file failed."); ex.initCause(e); throw ex; } finally { System.out.println("readFile method finally block."); if (null != reader) { try { reader.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }