Java进阶之异常捕捉处理和错误处理
在代码运行过程中，如果出现错误和异常情况，代码就会崩溃中断执行！
但是我们在代码运行时并不希望代码中断，比如基础总结时候，我们要求输入的时间格式是2024-02-02，并且根据这个预定义格式进行格式化时间。然而用户输入时候非要不按照这个格式来，这样就会导致代码运行发生异常情况，而导致系统崩溃！所以我们需要一套防御机制来避免这种异常情况的发生！
今天我们就来看一下Java中内置的的异常捕捉处理和错误处理！
在Java中，异常处理依赖于以下五个核心关键字：try、catch、finally、throw 和 throws。
语法:
try {
// 运行的业务代码
} catch (Exception e) {
// 只有发生上面()里的异常，才会执行的代码。用来处理异常，
System.out.println("捕获到异常: " + e.getMessage());
// 一般我们要在这里记录详细的错误信息，有助于调试和问题追踪。
// 也可以再次抛出 比如 throw new MyException("新异常信息", e);
}finally{
// 始终会执行的代码
System.out.println("关闭连接");
}
这个结构是标准的异常捕捉语法:
try块：用于包围可能抛出异常的代码。一个try块至少需要搭配一个catch块或finally块。
catch块：用于捕获并处理try块内抛出的异常。可以定义多个catch块来处理不同类型的异常。
finally块：无论try块中的代码是否抛出异常，finally块都会被执行。常用于清理资源，如关闭文件或网络连接。可以省略。
异常类型
Java中的异常分为检查型异常（Checked Exceptions）和非检查型异常（Unchecked Exceptions）。
检查型异常（Checked Exceptions）
在编译时必须被显式处理的异常。通常是由外部因素导致的，例如文件不存在、网络连接失败等。编译器会强制程序员处理这些异常，要么通过try-catch语句捕获，要么在方法签名中使用throws关键字声明。
常见的检查型异常包括：
IOException：输入输出异常，如文件读写错误。
SQLException：数据库访问异常。
ClassNotFoundException：类找不到异常。
NoSuchMethodException：方法找不到异常。
InvocationTargetException：反射调用目标异常。
非检查型异常（Unchecked Exceptions）
包括运行时异常（RuntimeExceptions）和错误（Errors）。这些异常在编译时不需要被显式处理，因为它们通常是由程序逻辑错误或系统错误引起的，也就是说这些就是你写的bug，应该在代码编写阶段避免掉。
常见的非检查型异常包括：
NullPointerException：空指针异常。
ArrayIndexOutOfBoundsException：数组越界异常。
IllegalArgumentException：非法参数异常。
ArithmeticException：算术异常，如除以零。
ClassCastException：类型转换异常。
检查型异常和非检查型异常区别:
编译时检查：检查型异常必须在编译时被处理，而非检查型异常则不需要。
处理要求：检查型异常强制程序员处理，而非检查型异常则不强制，但仍然建议处理。
异常类型：检查型异常通常是由外部因素导致的，而非检查型异常通常是由程序逻辑错误或系统错误引起的。
传播方式：检查型异常会强制传递给调用者，而非检查型异常则可以选择性地处理或不处理。
抛出异常有两种：
throw关键字：(抛出异常这个动作)
用于在代码的某个点显式抛出一个异常。
通常是在方法内部，当发生了一个错误条件，需要停止当前方法的执行，并将错误信息传递给调用者。
throw后面跟的是一个异常实例。
一旦抛出了异常，当前方法的执行会立即停止，除非异常被捕获处理。
throw可以抛出任意类型的Throwable子类实例，包括Error和Exception。
示例：
public void validate(int age) {
if (age < 0) {
throw new IllegalArgumentException("年龄不能为负数");
// 到这就停了，不往下执行了
}
// 其他代码
}
throws关键字：(只是声明可能抛出，不是动作)
用于声明一个方法可能抛出的异常。
throws出现在方法签名中，位于参数列表之后。
使用throws时，可以声明方法可能抛出的一个或多个异常类型。
throws主要用于检查型异常，即那些不是RuntimeException的异常。
声明异常后，调用该方法的方法必须处理这些异常，要么通过try-catch捕获，要么继续使用throws声明。
示例：
public void readFile(String filename) throws IOException {
// 可能抛出IOException的代码
}
在Java中的内置的异常类以Throwable类为根。Throwable是所有错误和异常的超(父)类。
Throwable类有两个直接子类：Error和Exception。这个层次结构的主要目的是区分不可恢复的错误和可抛出的异常。
Error
Error类表示编译时和系统错误（外部错误），这些错误发生时，Java运行时环境（JRE）通常无法做什么恢复工作。例如，OutOfMemoryError表示JVM没有足够的内存来分配对象，StackOverflowError表示栈溢出。这些错误一般是由外部环境或资源限制导致的，应用程序不应该尝试捕获这些错误。
RuntimeException
RuntimeException及其子类表示编程错误或逻辑错误，如尝试除以零（ArithmeticException）、访问空对象的成员（NullPointerException）或数组访问越界（ArrayIndexOutOfBoundsException）。这些异常是未检查的，因为它们通常是程序员可以避免的。
其他检查型异常
除了RuntimeException之外的其他Exception子类都是检查型异常。这些异常通常是由外部因素导致的，如文件不存在（FileNotFoundException）、网络问题（SocketException）或数据库错误（SQLException）。编译器强制程序员处理这些异常，要么通过try-catch语句捕获，要么在方法签名中使用throws关键字声明。
所以Exception我们尚且可以抛出捕捉处理，要是Error的话基本上就是系统出错了！
以下是Java异常类层次结构的一个简化视图：
Throwable
│
├── Error
│ ├── VirtualMachineError
│ │ ├── StackOverflowError
│ │ ├── OutOfMemoryError
│ │ └── ...
│ ├── AssertionError
│ └── ...
│
└── Exception
├── RuntimeException
│ ├── NullPointerException
│ ├── ArrayIndexOutOfBoundsException
│ ├── ArithmeticException
│ ├── IllegalArgumentException
│ ├── ClassCastException
│ └── ...
├── IOException
│ ├── FileNotFoundException
│ ├── EOFException
│ ├── SocketException
│ └── ...
├── SQLException
├── TimeoutException
├── InterruptedException
├── ClassNotFoundException
├── NoSuchMethodException
└── ...
自定义异常
通过继承Exception类或其子类，可以创建自定义异常，以更好地描述特定场景。
// 自定义异常类，继承自Exception类
public class CustomException extends Exception {
// 构造函数，允许设置异常消息
public CustomException(String message) {
super(message);
}
// 构造函数，允许设置异常消息和原因
public CustomException(String message, Throwable cause) {
super(message, cause);
}
// 构造函数，允许设置原因
public CustomException(Throwable cause) {
super(cause);
}
}
// 使用自定义异常的示例
public class CustomExceptionDemo {
public static void main(String[] args) {
try {
// 假设某个条件不满足，抛出自定义异常
if (someCondition()) {
throw new CustomException("这是一个自定义异常");
}
} catch (CustomException e) {
// 捕获并处理自定义异常
System.out.println("捕获到自定义异常: " + e.getMessage());
}
}
// 一个假设的方法，用于检查某个条件
public static boolean someCondition() {
// 这里应该是检查条件逻辑
return true;
}
}
如果Java内置的异常类不满足你的需求，或者你要针对你得异常分类，就可以自定义一个异常来实现。
我们在编写代码时候，这些异常类要注意类之间的关系，比如Exception是RuntimeException的父类，如一下写法:
try {
// 运行的业务代码
} catch (Exception e) {
// 捕捉到了Exception
} catch (RuntimeException e) {
// 永远不会执行这里，因为上面Exception已经捕捉到异常了，所有异常都继承自Exception嘛
}
还有，如果这么编写:
public void run(){
try {
// 运行的业务代码
} catch (IOException e) {
// 捕捉到了Exception
}
}
但是业务代码报了SQLException，那么此时是捕捉不到SQLException异常的，此时默认就是向外抛出，相当于是throws SQLException了：
public void run() throws SQLException {
try {
// 运行的业务代码
} catch (IOException e) {
// 捕捉到了Exception
}
}
如果异常抛出后，在上层的调用方法中并没有被捕捉到，那么就会一路向上抛出到main方法，直接中断程序运行。
如果异常抛出后，在上层调用方法中捕捉到后，可以抛出一个新的异常，并将原始异常传递给新异常，一路向上抛形成异常链。最后正确处理，保证程序稳定运行。
try-with-resources
Java 7 引入了一种新的异常处理机制，可以自动关闭实现了AutoCloseable接口的资源。
try (Resource resource = new Resource()) {
// 使用资源
} catch (Exception e) {
// 处理异常
}
只是一种针对实现了AutoCloseable接口的特殊写法额，可以自动关闭，无需去写finally去手动关闭而已。
通过合理地使用这些机制，可以编写出健壮、可靠的Java应用程序，能够有效地处理运行时出现的各种问题。
END
