8.1 异常概述

在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得尽善尽美，在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避免的，比如：客户输入数据的格式，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等。

异常：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，如果不处理最终会导致JVM的非正常停止。

异常指的并不是语法错误。语法错了，编译不通过，不会产生字节码文件，根本不能运行。

异常也不是指逻辑代码错误而没有得到想要的结果，例如：求a与b的和，你写成了a-b

对于异常的发生，要么直接终止程序的运行，这不是我们想要的结果；要么在编写程序时，预判到可能会出现异常的地方，做好针对性处理措施，当异常发生时，经异常处理后，可以保证程序还可以继续执行。

Java中如何描述异常并且都有什么样的异常？异常发生时，程序员如何得知？然后又该如何处理异常？

Java中把常见的不同异常用不同的类表示，当发生某种异常时，JVM会创建该异常类型的对象（其中包含了异常详细信息），并且抛出来，然后程序员可以catch到这个异常对象，并根据需要进行相应处理，如果无法catch到这个异常对象，说明没有针对这个异常预备处理措施，那么这个异常对象将会导致程序终止。

8.2 异常体系

异常的根类是java.lang.Throwable，Java提供的所有异常类均继承自此类，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。

Throwable体系：

Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。

例如： StackOverflowError、OutOfMemoryError。

Exception:表示异常，其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，程序员可以通过相应预防处理措施，使程序发生异常后还可以继续运行。好比感冒、阑尾炎。

例如：空指针访问、试图读取不存在的文件、网络连接中断、数组角标越界

Throwable中的常用方法：

public void printStackTrace():打印异常的详细信息。

包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

public String getMessage():获取发生异常的原因。

提示给用户的时候,就提示错误原因。

出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。

8.3 异常分类

由于Error情况发生是我们无法处理的，一般因为是内存不足或程序存在严重逻辑问题，只能通过扩大内存或重新修改代码解决。

而我们平常所遇到的大多数是Exception类型的异常，也是我们通常说的异常和异常处理。Exception异常又通常分两大类：

运行期异常（unchecked Exception）：这类异常的发生多数是因为程序员编写的代码逻辑不够严谨造成的（如数组脚标越界异常），可以选择进行处理或不处理，最好是通过修正、优化代码避免异常的发生（或者使用异常处理简化复杂的逻辑判断代码）。

编译期异常（checked Exception）：这类异常一般由程序之外的因素引起的（如程序读取的文件不存在、网络中断），而不是程序员写的代码逻辑有问题，所以程序员容易忽略对这类异常的处理，而恰恰这类异常又很常发生，所以Java要求针对这类可能发生的异常必须进行处理，否则编译无法通过。（只有java语言有需强制处理的异常）

常见的错误和异常演示示例

VirtualMachineError

最常见的就是：

StackOverflowError:虚拟机栈内存不足，无法分配栈帧所需空间。

OutOfMemoryError：没有足够的内存空间可以分配。

  @Test
  public void test01(){
    //StackOverflowError
    digui();
  }
  
  public void digui(){
    digui();
  }

  @Test
  public void test02(){
    //OutOfMemoryError
    //方式一：
    int[] arr = new int[Integer.MAX_VALUE];
  }
  @Test
  public void test03(){
    //OutOfMemoryError
    //方式二：
    StringBuilder s = new StringBuilder();
    while(true){
      s.append("atguigu");
    }
  }

2. 运行时异常

  @Test
  public void test01(){
      //NullPointerException
    int[] arr=null;
    System.out.println(arr.length);
  }
  
  @Test
  public void test02(){
    //ClassCastException
    Person p = new Man();
    Woman w = (Woman) p;
  }
  
  @Test
  public void test03(){
    //ArrayIndexOutOfBoundsException
    int[] arr = new int[5];
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
      System.out.println(arr[i]);
    }
  }
  
  @Test
  public void test04(){
    //InputMismatchException
    Scanner input = new Scanner(System.in);
    System.out.print("请输入一个整数：");
    int num = input.nextInt();
  }
  
  @Test
  public void test05(){
    int a = 1;
    int b = 0;
    //ArithmeticException
    System.out.println(a/b);
  }

3. 编译时异常

  @Test
  public void test06() throws InterruptedException{
    Thread.sleep(1000);//休眠1秒
  }
  
  @Test
  public void test07() throws FileNotFoundException{
    FileInputStream fis = new FileInputStream("Java学习秘籍.txt");
  }
  
  @Test
  public void test08() throws SQLException{
    Connection conn = DriverManager.getConnection("....");
  }

8.4 异常的生成与抛出机制throw

Java程序的执行过程中如出现异常，会生成一个异常类对象，然后该异常对象会被提交给Java运行时系统，这个过程称为抛出(throw)异常。异常对象的生成与抛出有两种方式：

由虚拟机自动生成：程序运行过程中，虚拟机检测到程序发生了问题，就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并自动抛出。

我们通过示例分析下一次产生的过程：

运行以下程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。

// 工具类
public 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
public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}

由此看出，异常对象被JVM创建后，在产生异常的方法中会自动抛出，抛给方法的调用者，抛给main方法，最后抛给虚拟机，虚拟机打印异常信息后终止程序。

由开发人员手动创建：Exception exception = new ClassCastException();——创建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响，和创建一个普通对象一样，手动创建的异常对象需要手动抛出，才会对程序产生影响。

在Java中，使用关throw关键字手动抛出一个异常对象,throw用在方法内，将这个异常对象传递到方法调用者处，同时结束当前方法的执行。

使用格式：

throw new 异常类名(参数);

例如：

throw new 异常类名(参数);

throw的使用示例：

public class ThrowDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个数组 
        int[] arr = {2,4,52,2};
        //根据索引找对应的元素 
        int index = 4;
        int element = getElement(arr, index);

        System.out.println(element);
        System.out.println("over");
    }
    /*
     * 根据 索引找到数组中对应的元素
     */
    public static int getElement(int[] arr,int index){ 
        if(arr == null){
            /*
             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。 
              */
            throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
        }
        //判断  索引是否越界
        if(index<0 || index>arr.length-1){
             /*
             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。 
              */
             throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们，角标越界了~~~");
        }
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

注意：如果产生了问题，我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出，也就是将问题返回给该方法的调用者。

那么对于调用者来说，该怎么处理呢？一种是进行捕获处理，另一种就是继续讲问题声明出去，使用throws声明处理。

练习1

1、声明Husband类，包含姓名和妻子属性，属性私有化，提供一个Husband(String name)的构造器，重写toString方法，返回丈夫姓名和妻子的姓名

2、声明Wife类，包含姓名和丈夫属性，属性私有化，提供一个Wife(String name)的构造器，重写toString方法，返回妻子的姓名和丈夫的姓名

3、声明TestMarry类，在main中，创建Husband和Wife对象后直接打印妻子和丈夫对象，查看异常情况，看如何解决

练习2

1、声明银行账户类Account

（1）包含账号、余额属性，要求属性私有化，提供无参和有参构造，

（2）包含取款方法，当取款金额为负数时，抛出IllegalArgumentException，异常信息为“取款金额有误，不能为负数”，当取款金额超过余额时，抛出UnsupportedOperationException，异常信息为“取款金额不足，不支持当前取款操作”

（3）包含存款方法，当取款金额为负数时，抛出IllegalArgumentException，异常信息为“存款金额有误，不能为负数”

2、编写测试类，创建账号对象，并调用取款和存款方法，并传入非法参数，测试发生对应的异常。

8.5 异常的处理机制

如果一个方法内抛出异常，该异常对象会被抛给调用者方法中处理。如果异常没有在调用者方法中处理，它继续被抛给这个调用方法的上层方法。这个过程将一直继续下去，直到异常被处理。这一过程称为捕获(catch)异常。

8.5.1 捕获异常try…catch

捕获异常：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。

捕获异常语法如下：

try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型1  e){
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}catch(异常类型2  e){
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}
....

try：捕获异常的第一步是用try{…}语句块选定捕获异常的范围，将可能出现异常的代码放在try语句块中。建议：此范围尽量小。

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。每个try语句块可以伴随一个或多个catch语句，用于处理可能产生的不同类型的异常。

可以有多个catch块，按顺序匹配。

如果多个异常类型有包含关系，那么小上大下

演示示例：

public class TestException {
  public static void main(String[] args)  {
    try {
      readFile("不敲代码学会Java秘籍.txt");
    } catch (FileNotFoundException e) {
//      e.printStackTrace();
//      System.out.println("好好敲代码，不要老是想获得什么秘籍");
      System.out.println(e.getMessage());
    } catch (IllegalAccessException e) {
      e.printStackTrace();
    } 
    
    System.out.println("继续学习吧...");
  }
  
  // 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 static void readFile(String filePath) throws FileNotFoundException, IllegalAccessException{
    File file = new File(filePath);
    if(!file.exists()){
      throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");
    }
    if(!file.isFile()){
      throw new IllegalAccessException(filePath + "不是文件，无法直接读取");
    }
    //...
  }
  
}

获取异常信息：

捕获到了异常对象，就可以获取异常对象中封装的异常信息，Throwable类中定义了一些方法用于获取异常对象中的信息:

public String getMessage():获取异常的描述信息。

public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。这些信息包含了异常的类型,异常信息,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,建议使用printStackTrace。

8.5.2 finally块

finally：在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。由于异常会引发程序跳转，导致后面有些语句执行不到，如果一定要执行这些语句就可以使用finally，finally常用于释放系统资源。

比如：当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),无论异常有没有发生，我们都要在使用完之后关闭已打开的资源，避免系统资源的浪费。

finally的语法:

 try{
     
 }catch(...){
     
 }finally{
     无论try中是否发生异常，也无论catch是否捕获异常，也不管try和catch中是否有return语句，都一定会执行
 }
 
 或
  try{
     
 }finally{
     无论try中是否发生异常，也不管try中是否有return语句，都一定会执行。
 }

注意:finally不能单独使用。

当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法，例如System.exit(0),此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。

finally代码IO流读取文件示例如下：（暂）

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class TestException {
  public static void main(String[] args)  {
    readFile("不敲代码学会Java秘籍.txt");
    System.out.println("继续学习吧...");
  }
  
  // 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 static void readFile(String filePath) {
    File file = new File(filePath);
    FileInputStream fis = null;
    try {
      
      if(!file.exists()){
        throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");
      }
      if(!file.isFile()){
        throw new IllegalAccessException(filePath + "不是文件，无法直接读取");
      }
      fis = new FileInputStream(file);
      //...
    } catch (Exception e) {
      //抓取到的是编译期异常  抛出去的是运行期 
      throw new RuntimeException(e);
    }finally{
      System.out.println("无论如何，这里的代码一定会被执行");
      try {
        if(fis!=null){
          fis.close();
        }
      } catch (IOException e) {
        //抓取到的是编译期异常  抛出去的是运行期 
        throw new RuntimeException(e);
      }
    }
    
  }
}

8.5.3 finally与return （了解）

形式一：从try回来

public class TestReturn {
  public static void main(String[] args) {
    int result = test("12");
    System.out.println(result);
  }

  public static int test(String str){
    try{
      Integer.parseInt(str);
      return 1;
    }catch(NumberFormatException e){
      return -1;
    }finally{
      System.out.println("test结束");
    }
  }
}

2. 形式二：从catch回来

public class TestReturn {
  public static void main(String[] args) {
    int result = test("a");
    System.out.println(result);
  }

  public static int test(String str){
    try{
      Integer.parseInt(str);
      return 1;
    }catch(NumberFormatException e){
      return -1;
    }finally{
      System.out.println("test结束");
    }
  }
}

3. 形式三：从finally回来

public class TestReturn {
  public static void main(String[] args) {
    int result = test("a");
    System.out.println(result);
  }

  public static int test(String str){
    try{
      Integer.parseInt(str);
      return 1;
    }catch(NumberFormatException e){
      return -1;
    }finally{
            System.out.println("test结束");
      return 0;
    }
  }
}

4. 面试题

  public static void main(String[] args) {
    int test = test(3,5);
    System.out.println(test);//8
  }

  public static int test(int x, int y){
    int result = x;
    try{
      if(x<0 || y<0){
        return 0;
      }
      result = x + y;
      return result;
    }finally{
      result = x - y;
    }
  }

public class Test04 {
  static int i = 0;
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(test());//2
  }

  public static int test(){
    try{
      return ++i;
    }finally{
      return ++i;
    }
  }
}

8.5.4 声明异常throws

throws：用在方法上，表明此方法可能会产生的异常类型。

如果在某方法内通过抛出了必须要处理的编译期异常，有两种选择：要么在当前方法进行捕获处理，要么通过throws在当前方法上进行声明，让方法的调用者去处理。

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…{   }

声明异常的代码演示：

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;

public class TestException {
  public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
    readFile("不敲代码学会Java秘籍.txt");
  }
  
  // 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 static void readFile(String filePath) throws FileNotFoundException{
    File file = new File(filePath);
    if(!file.exists()){
      throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");
    }
  }
  
}

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。

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;

public class TestException {
  public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException,IllegalAccessException {
    readFile("不敲代码学会Java秘籍.txt");
  }
  
  // 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 static void readFile(String filePath) throws FileNotFoundException,IllegalAccessException{
    File file = new File(filePath);
    if(!file.exists()){
      throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");
    }
    if(!file.isFile()){
      throw new IllegalAccessException(filePath + "不是文件，无法直接读取");
    }
    //...
  }
  
}

练习

1、声明银行账户类Account

（1）包含账号、余额属性，要求属性私有化，提供无参和有参构造，

（2）包含取款方法，当取款金额为负数时，抛出Exception，异常信息为“越取你余额越多，想得美”，当取款金额超过余额时，抛出Exception，异常信息为“取款金额不足，不支持当前取款操作”

（3）包含存款方法，当取款金额为负数时，抛出Exception，异常信息为“越存余额越少，你愿意吗？”

2、编写测试类，创建账号对象，并调用取款和存款方法，并传入非法参数，测试发生对应的异常。

8.6 自定义异常

为什么需要自定义异常类:

异常表示程序运行中出现的不正常的情况，我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况，我们在使用也是尽量使用Java这些异常类型。但在大型系统的开发中总是有些不正常的情况是Java没有定义好的类不好表示的，此时我们可以根据自己业务的异常情况来自定义异常类。例如年龄负数问题，考试成绩负数问题等等，我们都可以通过自定义异常类来表示。

异常类如何定义:

保持一个合理的异常体系是很重要的，一般自定义一个异常比如UserException作为“根异常”，然后在此基础上再派生出不同的异常类型，自定义的“根异常”需要从一个合适的现有异常中派生出来，通常建议派生自java.lang.RuntimeException。

“根异常”：

public class UserException extends RuntimeException {
 }

其他异常从”根异常“派生出来：

public class UserExistedException extends UserException {
}

public class UserNotFoundException extends UserException {
}
...

自定义的“根异常”通常提供多个构造方法，直接调用父类的即可：

//用户异常类
public class UserException extends RuntimeException {
    public UserException() {
    }

    public UserException(String message) {
        super(message);
    }

    public UserException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
    }

    public UserException(Throwable cause) {
        super(cause);
    }

}

派生出的异常，提供简单两个构造方法，够用即可：

//用户已经存在异常类
public class UserExistedException extends UserException {
    public UserExistedException() {
    }
  
    public UserExistedException(String message) {
        super(message);
    }
}

演示自定义异常：

要求：结合上面自定义的异常类，模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。

模拟登陆操作，使用数组模拟数据库中存储的数据，并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。

public class DemoUserException {
    //字符串数组模拟数据库已存在的账号
    static String[] names = {"tom", "jack", "rose"};

    public static void main(String[] args) {
        registUser("tom");
    }

    //注册用户
    public static void registUser(String name) {
        int length = names.length;
        //验证是否注册过
        if (checkUserExist(name)) //已注册
            throw new UserExistException(name + "用户已存在,注册失败");
        else { //如果未注册过，才进行存储到数据库中（数组）
            System.out.println("注册成功！");
            names = Arrays.copyOf(names, length * 2);
            names[length] = name;
            for (int i = 0; i < names.length; i++) {
                System.out.println(names[i]);
            }
        }
    }
    //验证用户是否已注册
    public static boolean checkUserExist(String name) {
        for (int i = 0; i < names.length; i++) {
            if (names[i].equals(name))
                return true;//表示存在，已注册
        }
        return false;//表示未注册的用户
    }
}

小结：

自定义异常从Exception类或者它的子类派生一个子类即可，通常建议从RuntimeException派生。
自定义异常类通常至少包含2个构造器：一个是无参构造，另一个是带有详细信息的构造器
自定义的异常只能通过throw关键字抛出。
自定义异常最重要的是异常类的名字，当异常出现时，可以根据名字判断异常类型。

8.7 异常关键字和注意事项总结

异常处理中的5个关键字

异常处理注意事项

编译期异常必须处理，要么捕获处理，要么声明在方法上，让调用者处理。
运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
try语句范围要尽量小的包围在可能出现异常的一行或几行代码上，不要把大量无异常的代码一起包起来，虽然这样很省事。
catch语句捕获的异常类型要尽量小，尽量精准，好针对性的做处理。
如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,但要避免该情况.
如果父类方法抛出了多个异常,子类重写父类方法时不能抛出更大异常,可以抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。

JavaSE&Java的异常