一、异常的概念与体系结构
1.1 异常的概念
在Java中,将程序执行过程中发生的不正常行为成为异常。比如写代码时经常遇到的
1.算数异常
System.out.println(20/0); //Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
2.数组越界异常
int []arr={1,3,4,5}; System.out.println(arr[23]); //Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 23
3.空指针异常
int []arr=null; System.out.println(arr.length); //Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
从上述过程中可以看到,Java中不同类型的异常,都有与其对应的类来进行描述。
1.2 异常的体系结构
异常种类繁多,为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理,Java内部维护了一个异常体系结构
从上图中可以看到:
1. Throwable:是异常体系的顶层类,其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
2. Error:指的是Java虚拟机无法解决的严重问题,比如:JVM的内部错误、资源耗尽等,典型代表: StackOverflowError和OutOfMemoryError,一旦发生回力乏术。
3. Exception:异常产生后程序员可以通过代码进行处理,使程序继续执行。比如:感冒、发烧。我们平时所说 的异常就是Exception。
二、异常的处理
2.1防御试编程
错误在代码中是客观存在的,因此我们要让程序出现现问题的时候及时通知程序猿. 主要的方式
1.LBYL:Look Before You Leap.在操作之前就做充分的检查。即:事前防御型
boolean ret =false; ret=登录游戏(); if(!ret){ 处理登录游戏错误; return ; } ret=开始匹配(); if(!ret){ 处理匹配错误; return ; } ret=游戏确认(); if(!ret){ 处理游戏确认错误; return ; } ret=选择英雄(); if(!ret){ 处理选择英雄错误; return ; } ret=载入游戏画面(); if(!ret){ 处理载入游戏画面错误; return ; } ......
缺陷:正常和错误处理流程代码混在一起,代码整体显得比较混乱。
2.EAPP:It's Easier to Forgiveness than Permission"事后获取原谅比事前获取许可更容易",也就是先操作,遇到问题在处理,即:事后认错型
try { 登陆游戏(); 开始匹配(); 游戏确认(); 选择英雄(); 载入游戏画面(); ... } catch (登陆游戏异常) { 处理登陆游戏异常; } catch (开始匹配异常) { 处理开始匹配异常; } catch (游戏确认异常) { 处理游戏确认异常; } catch (选择英雄异常) { 处理选择英雄异常; } catch (载入游戏画面异常) { 处理载入游戏画面异常; }
优势:正常流程和错误流程是分开的,程序员更关注正常流程,代码更清晰,容易理解代码异常处理的核心思想就是EAFP。
在Java中,异常处理主要的5个关键字:throw、try、catch、finalf、throws。
2.2 异常的抛出
在编写程序时,如果程序中出现错误,此时就需要将错误的信息告知给调用者,比如:参数检测。 在Java中,可以借助throw关键字,抛出一个指定的异常对象,将错误信息告知给调用者。具体语法如下
throw new xxxException("异常产生的原因");
实例:
public static int getElement(int [] array,int index){ if(null==array){ throw new NullPointerException("传递的数组为null"); } if(index<0||index>=array.length){ throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下标越界"); } return array[index]; } public static void main(String[] args){ int []array={1,2,3}; getElement(array,3); }
【注意事项】
1.throw必须写在方法内部
2.抛出的对象必须是Exception或者Exception的子类对象
3.如果抛出的是RunTimeException 或者RunTimeException的子类,则可以不用处理,直接交给JVM来处理
4.如果抛出的是编译时异常,用户必须处理,否则无法通过编译
5.异常一旦抛出,其后的代码就不会执行
2.3 异常的捕获
异常的捕获,也就是异常的具体处理方式,主要有两种:异常声明Throws以及try-catch捕获处理。
2.3.1 异常声明throws
处在方法声明时参数列表之后,当方法中抛出编译时异常,用户不想处理该异常,此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常,提醒方法的调用者处理异常
语法格式:
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1,异常类型2...{ }
public static void test1(int[]a)throws CloneNotSupportedException { //当我们没有解决这个异常的时候,我们就会把这个异常交给JVM处理,一旦交给JVM程序就崩溃了。 throw new CloneNotSupportedException(); } public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { int []arr=null; test1(arr);//不会接着往下执行 System.out.println("==="); }
【注意事项】
1. throws必须跟在方法的参数列表之后
2. 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
3. 方法内部如果抛出了多个异常,throws之后必须跟多个异常类型,之间用逗号隔开,如果抛出多个异常类型具有父子关系,直接声明父类即可。
public class Config { File file; // public void OpenConfig(String filename) throws IOException,FileNotFoundException{ // FileNotFoundException 继承自 IOException public void OpenConfig(String filename) throws IOException{ if(filename.endsWith(".ini")){ throw new IOException("文件不是.ini文件"); } if(filename.equals("config.ini")){ throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对"); } // 打开文件 } public void readConfig(){ } }
2.3.2 try-catch捕获并处理
throws对异常并没有真正处理,而是将异常报告给抛出异常方法的调用者,由调用者处理。如果真正要对异常进行处理,就需要try-catch。
语法格式: try{ // 将可能出现异常的代码放在这里 }catch(要捕获的异常类型 e){ // 如果try中的代码抛出异常了,此处catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时,或者是try中抛出异常的基类 时,就会被捕获到 // 对异常就可以正常处理,处理完成后,跳出try-catch结构,继续执行后序代码 }[catch(异常类型 e){ // 对异常进行处理 }finally{ // 此处代码一定会被执行到 }] // 后序代码 // 当异常被捕获到时,异常就被处理了,这里的后序代码一定会执行 // 如果捕获了,由于捕获时类型不对,那就没有捕获到,这里的代码就不会被执行 注意: 1. []中表示可选项,可以添加,也可以不用添加 2. try中的代码可能会抛出异常,也可能不会
【注意事项】
1.try 块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行(try块外的代码仍会执行)
2.如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配,即异常不会被成功捕获,也就不会被处理,继续往外抛,直到JVM收到后中断程序……异常是按照类型来捕获的。
public static void main(String[] args){ int[]arr={1,2,3}; try { System.out.println(arr[20]); }catch (NullPointerException e){//此时只有空指针异常,其他的异常无法被捕捉到,最终会交给JVM处理,在此时结束代码,不会执行try-catch后的代码 e.printStackTrace(); }/*catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){ e.printStackTrace();//当异常被捕获,后续代码才会执行 }*/ System.out.println("===="); }
3.try中可能会抛出多个不同的异常对象,则必须用多个catch来捕获——即多种异常,多次捕获
public static void main(String[] args){ int[]arr={1,2,3}; try { //try语句会逐个执行 System.out.println("first");// //arr=null;//若此时有异常,将不会再执行try代码块中的程序 System.out.println(arr[20]); System.out.println("last"); }catch (NullPointerException e){ System.out.println("空指针异常"); e.printStackTrace(); }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){ System.out.println("数组下标越界异常"); e.printStackTrace(); } System.out.println("after try-catch"); }
如果多个异常的处理方式是完全相同,也可以写成这样:
catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) { ... } //缺点:无法准确的知道是哪个异常
如果异常之间具有父子类关系,一定是子类异常在前catch,父类异常在后catch,否则语法错误
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; try { System.out.println("before"); arr = null; System.out.println(arr[100]); System.out.println("after"); } catch (Exception e) { // Exception可以捕获到所有异常 e.printStackTrace(); }catch (NullPointerException e){ // 永远都无法捕获执行到 e.printStackTrace(); } System.out.println("after try catch"); } Error:(33, 10) java: 已捕获到异常错误java.lang.NullPointerException
4.可以通过一个catch捕获所有的异常,即多个异常,一次捕获(不推荐)
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; try { System.out.println("before"); arr = null; System.out.println(arr[100]); System.out.println("after"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("after try catch");
由于Exception类是所有异常类的父类,因此可以用这个类型表示捕捉所有异常
注意:catch 进行类型匹配的时候, 不光会匹配相同类型的异常对象, 也会捕捉目标异常类型的子类对象. 如刚才的代码, NullPointerException 和 ArrayIndexOutOfBoundsException 都是 Exception 的子类, 因此都能被捕获到.
2.3.3 finally
在写程序时,有些特定的代码,不论程序是否发生异常,都需要执行,比如程序打开的资源:网络连接、数据库 连接、IO流等,在程序正常或者异常退出时,必须要对资源进行回收。另外,因为异常会引发程序的跳转,可能导致有些语句执行不到,finally就是用来解决这个问题的。
语法格式:
public static void main(String []args){ try{ // 可能会发生异常的代码 }catch(异常类型 e){ // 对捕获到的异常进行处理 }finally{ // 此处的语句无论是否发生异常,都会被执行到 } // 如果没有抛出异常,或者异常被捕获处理了,这里的代码也会执行 }
问题:既然try-catch-finally和try-catch后的代码都会执行,那为什么还要有finally呢?
需求:实现getData方法,内部输入一个整形数字,然后将该数字返回,并再main方法中打印
public static int getData(){ Scanner sc=null; try { sc=new Scanner(System.in); int data=sc.nextInt(); return data;//如果正常输入,成功输入后程序就返回了,try-catch-finally之后的代码根本没有执行,即输入流就没有被释放,造成资源浪费,此时便可把释放的代码块放入finally中。 }catch (InputMismatchException e){ e.printStackTrace(); }finally { System.out.println("finally中的代码"); } //如果正常输入,下面代码不会执行 if(null!=sc){ sc.close(); } return 0; } public static void main(String[] args){ int data=getData(); System.out.println(data); }
注意:finally中的代码一定会执行,一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作。
public static int func(){ try{ return 10; }finally { return 20; } } public static void main(String[] args){ System.out.println(func()); }
finally执行的时机(在方法返回之前try或者catch中如果有return会在这return之前执行finally),但是如果finally中也存在return语句,那就会执行finally中的return,从而不会执行到try中原有的return。
一般不建议在finally中写return。
【异常处理流程总结】
1.程序先执行try中的代码
2.如果try中的代码出现异常,就会结束try中的代码,看catch中的异常类型是否匹配
3.如果找到匹配的异常类型,就会执行catch中的代码
4.如果没有找到匹配的异常类型,就会将异常向上传递到上层调用者
5.无论是否找到匹配的异常类型,finally中的代码都会执行
6.如果上层调用者也没有处理的了异常,就继续向上传递
7.一直到main方法也没有合适的代码处理异常,就会交给JVM来进行处理,此时程序就会异常终止。
3.自定义异常
Java中虽然已经内置了丰富的异常类,但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常,此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构。
例如:实现一个用户
class userNameException extends Exception{ public userNameException(String message){ super(message); } } class passWordException extends Exception{ public passWordException(String s){ super(s); } } class Login{ public static String userName="admin"; public static String password="12345"; public static void loginInfo(String userName, String password) throws userNameException, passWordException { if(!Login.userName.equals(userName)){ throw new userNameException("userName 错误"); } if(!Login.password.equals(password)){ throw new passWordException("password 错误"); } System.out.println("登录成功"); } } public class Test { public static void main(String[] args) throws userNameException, passWordException { Login.loginInfo("admi","123456"); } }
【注意事项】
1.自定义异常通常会继承自Exception或者RuntimeException
2.继承自Exception的异常默认是受查异常
3.继承自RuntimeException的异常默认是非受查异常