Java 異常處理

什么是異常？

程序運(yùn)行時(shí)，發(fā)生的不被期望的事件，它阻止了程序按照程序員的預(yù)期正常執(zhí)行，這就是異常。異常發(fā)生時(shí)，是任程序自生自滅，立刻退出終止，還是輸出錯(cuò)誤給用戶？或者用C語(yǔ)言風(fēng)格：用函數(shù)返回值作為執(zhí)行狀態(tài)？在Java中，異常就是Java在編譯或運(yùn)行或者運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。 

異常是程序中的一些錯(cuò)誤，但并不是所有的錯(cuò)誤都是異常，并且錯(cuò)誤有時(shí)候是可以避免的。

比如說(shuō)，你的代碼少了一個(gè)分號(hào)，那么運(yùn)行出來(lái)結(jié)果是提示是錯(cuò)誤 java.lang.Error；如果你用 System.out.println(11/0)，那么你是因?yàn)槟阌?0 做了除數(shù)，會(huì)拋出 java.lang.ArithmeticException 的異常。

異常發(fā)生的原因有很多，通常包含以下幾大類(lèi)：

• 用戶輸入了非法數(shù)據(jù)。

• 要打開(kāi)的文件不存在。

• 網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)連接中斷，或者 JVM 內(nèi)存溢出。

這些異常有的是因?yàn)橛脩翦e(cuò)誤引起，有的是程序錯(cuò)誤引起的，還有其它一些是因?yàn)槲锢礤e(cuò)誤引起的。-

要理解 Java 異常處理是如何工作的，你需要掌握以下三種類(lèi)型的異常：

• 檢查性異常：最具代表的檢查性異常是用戶錯(cuò)誤或問(wèn)題引起的異常，這是程序員無(wú)法預(yù)見(jiàn)的。例如要打開(kāi)一個(gè)不存在文件時(shí)，一個(gè)異常就發(fā)生了，這些異常在編譯時(shí)不能被簡(jiǎn)單地忽略。

• 運(yùn)行時(shí)異常： 運(yùn)行時(shí)異常是可能被程序員避免的異常。與檢查性異常相反，運(yùn)行時(shí)異常可以在編譯時(shí)被忽略。

• 錯(cuò)誤： 錯(cuò)誤不是異常，而是脫離程序員控制的問(wèn)題。錯(cuò)誤在代碼中通常被忽略。例如，當(dāng)棧溢出時(shí)，一個(gè)錯(cuò)誤就發(fā)生了，它們?cè)诰幾g也檢查不到的。

Exception 類(lèi)的層次

所有的異常類(lèi)是從 java.lang.Exception 類(lèi)繼承的子類(lèi)。

Exception 類(lèi)是 Throwable 類(lèi)的子類(lèi)。除了Exception類(lèi)外，Throwable 還有一個(gè)子類(lèi) Error 。

Java 程序通常不捕獲錯(cuò)誤。錯(cuò)誤一般發(fā)生在嚴(yán)重故障時(shí)，它們?cè)?Java 程序處理的范疇之外。

Error 用來(lái)指示運(yùn)行時(shí)環(huán)境發(fā)生的錯(cuò)誤。

例如，JVM 內(nèi)存溢出。一般地，程序不會(huì)從錯(cuò)誤中恢復(fù)。

異常類(lèi)有兩個(gè)主要的子類(lèi)：IOException 類(lèi)和 RuntimeException 類(lèi)。

在 Java 內(nèi)置類(lèi)中(接下來(lái)會(huì)說(shuō)明)，有大部分常用檢查性和非檢查性異常。

Java 內(nèi)置異常類(lèi)

Java 語(yǔ)言定義了一些異常類(lèi)在 java.lang 標(biāo)準(zhǔn)包中。

標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)異常類(lèi)的子類(lèi)是最常見(jiàn)的異常類(lèi)。由于 java.lang 包是默認(rèn)加載到所有的 Java 程序的，所以大部分從運(yùn)行時(shí)異常類(lèi)繼承而來(lái)的異常都可以直接使用。

Java 根據(jù)各個(gè)類(lèi)庫(kù)也定義了一些其他的異常，下面的表中列出了 Java 的非檢查性異常。

下面的表中列出了 Java 定義在 java.lang 包中的檢查性異常類(lèi)。

異常方法

下面的列表是 Throwable 類(lèi)的主要方法:

捕獲異常

使用 try 和 catch 關(guān)鍵字可以捕獲異常。try/catch 代碼塊放在異常可能發(fā)生的地方。

try/catch 代碼塊中的代碼稱(chēng)為保護(hù)代碼，使用  try/catch 的語(yǔ)法如下：

try
{
   // 程序代碼
}catch(ExceptionName e1)
{
   //Catch 塊
}

Catch 語(yǔ)句包含要捕獲異常類(lèi)型的聲明。當(dāng)保護(hù)代碼塊中發(fā)生一個(gè)異常時(shí)，try 后面的 catch 塊就會(huì)被檢查。

如果發(fā)生的異常包含在 catch 塊中，異常會(huì)被傳遞到該 catch 塊，這和傳遞一個(gè)參數(shù)到方法是一樣。

實(shí)例

下面的例子中聲明有兩個(gè)元素的一個(gè)數(shù)組，當(dāng)代碼試圖訪問(wèn)數(shù)組的第三個(gè)元素的時(shí)候就會(huì)拋出一個(gè)異常。

// 文件名 : ExcepTest.java
import java.io.*;
public class ExcepTest{

   public static void main(String args[]){
      try{
         int a[] = new int[2];
         System.out.println("Access element three :" + a[3]);
      }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
         System.out.println("Exception thrown  :" + e);
      }
      System.out.println("Out of the block");
   }
}

以上代碼編譯運(yùn)行輸出結(jié)果如下：

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
Out of the block

多重捕獲塊

一個(gè) try 代碼塊后面跟隨多個(gè) catch 代碼塊的情況就叫多重捕獲。

多重捕獲塊的語(yǔ)法如下所示：

 try{
    // 程序代碼
 }catch(異常類(lèi)型1 異常的變量名1){
    // 程序代碼
 }catch(異常類(lèi)型2 異常的變量名2){
    // 程序代碼
 }catch(異常類(lèi)型2 異常的變量名2){
    // 程序代碼
 }

上面的代碼段包含了 3 個(gè) catch 塊。

可以在 try 語(yǔ)句后面添加任意數(shù)量的 catch 塊。

如果保護(hù)代碼中發(fā)生異常，異常被拋給第一個(gè) catch 塊。

如果拋出異常的數(shù)據(jù)類(lèi)型與 ExceptionType1 匹配，它在這里就會(huì)被捕獲。

如果不匹配，它會(huì)被傳遞給第二個(gè) catch 塊。

如此，直到異常被捕獲或者通過(guò)所有的 catch 塊。

實(shí)例

該實(shí)例展示了怎么使用多重 try/catch。

try
{
   file = new FileInputStream(fileName);
   x = (byte) file.read();
}catch(IOException i)
{
   i.printStackTrace();
   return -1;
}catch(FileNotFoundException f) //Not valid!
{
   f.printStackTrace();
   return -1;
}

throws/throw關(guān)鍵字：

如果一個(gè)方法沒(méi)有捕獲一個(gè)檢查性異常，那么該方法必須使用 throws 關(guān)鍵字來(lái)聲明。throws 關(guān)鍵字放在方法簽名的尾部。

也可以使用 throw 關(guān)鍵字拋出一個(gè)異常，無(wú)論它是新實(shí)例化的還是剛捕獲到的。

下面方法的聲明拋出一個(gè) RemoteException 異常：

import java.io.*;
public class className
{
   public void deposit(double amount) throws RemoteException
   {
      // Method implementation
      throw new RemoteException();
   }
   //Remainder of class definition
}

一個(gè)方法可以聲明拋出多個(gè)異常，多個(gè)異常之間用逗號(hào)隔開(kāi)。

例如，下面的方法聲明拋出 RemoteException 和 InsufficientFundsException：

import java.io.*;
public class className
{
   public void withdraw(double amount) throws RemoteException,
                              InsufficientFundsException
   {
       // Method implementation
   }
   //Remainder of class definition
}

finally 關(guān)鍵字

finally 關(guān)鍵字用來(lái)創(chuàng)建在 try 代碼塊后面執(zhí)行的代碼塊。

無(wú)論是否發(fā)生異常，finally 代碼塊中的代碼總會(huì)被執(zhí)行。

在 finally 代碼塊中，可以運(yùn)行清理類(lèi)型等收尾善后性質(zhì)的語(yǔ)句。

finally 代碼塊出現(xiàn)在 catch 代碼塊最后，語(yǔ)法如下：

 try{
    // 程序代碼
 }catch(異常類(lèi)型1 異常的變量名1){
    // 程序代碼
 }catch(異常類(lèi)型2 異常的變量名2){
    // 程序代碼
 }finally{
    // 程序代碼
 }

實(shí)例

 public class ExcepTest{

   public static void main(String args[]){
      int a[] = new int[2];
      try{
         System.out.println("Access element three :" + a[3]);
      }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
         System.out.println("Exception thrown  :" + e);
      }
      finally{
         a[0] = 6;
         System.out.println("First element value: " +a[0]);
         System.out.println("The finally statement is executed");
      }
   }
}

以上實(shí)例編譯運(yùn)行結(jié)果如下：

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
First element value: 6
The finally statement is executed

注意下面事項(xiàng)：

• catch 不能獨(dú)立于 try 存在。

• 在 try/catch 后面添加 finally 塊并非強(qiáng)制性要求的。

• try 代碼后不能既沒(méi) catch 塊也沒(méi) finally 塊。

• try, catch, finally 塊之間不能添加任何代碼。

聲明自定義異常

在 Java 中你可以自定義異常。編寫(xiě)自己的異常類(lèi)時(shí)需要記住下面的幾點(diǎn)。

• 所有異常都必須是 Throwable 的子類(lèi)。

• 如果希望寫(xiě)一個(gè)檢查性異常類(lèi)，則需要繼承 Exception 類(lèi)。

• 如果你想寫(xiě)一個(gè)運(yùn)行時(shí)異常類(lèi)，那么需要繼承 RuntimeException 類(lèi)。

可以像下面這樣定義自己的異常類(lèi)：

class MyException extends Exception{
}

只繼承 Exception 類(lèi)來(lái)創(chuàng)建的異常類(lèi)是檢查性異常類(lèi)。

下面的 InsufficientFundsException 類(lèi)是用戶定義的異常類(lèi)，它繼承自 Exception。

一個(gè)異常類(lèi)和其它任何類(lèi)一樣，包含有變量和方法。

實(shí)例

// 文件名InsufficientFundsException.java
import java.io.*;

public class InsufficientFundsException extends Exception
{
   private double amount;
   public InsufficientFundsException(double amount)
   {
      this.amount = amount;
   } 
   public double getAmount()
   {
      return amount;
   }
}

為了展示如何使用我們自定義的異常類(lèi)，

在下面的 CheckingAccount 類(lèi)中包含一個(gè) withdraw() 方法拋出一個(gè) InsufficientFundsException 異常。

// 文件名稱(chēng) CheckingAccount.java
import java.io.*;

public class CheckingAccount
{
   private double balance;
   private int number;
   public CheckingAccount(int number)
   {
      this.number = number;
   }
   public void deposit(double amount)
   {
      balance += amount;
   }
   public void withdraw(double amount) throws
                              InsufficientFundsException
   {
      if(amount <= balance)
       {
          balance -= amount;
       }
       else
       {
          double needs = amount - balance;
          throw new InsufficientFundsException(needs);
       }
    }
    public double getBalance()
    {
       return balance;
    }
    public int getNumber()
    {
       return number;
    }
 }

下面的 BankDemo 程序示范了如何調(diào)用 CheckingAccount 類(lèi)的 deposit() 和 withdraw() 方法。

//文件名稱(chēng) BankDemo.java
public class BankDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      CheckingAccount c = new CheckingAccount(101);
      System.out.println("Depositing $500...");
      c.deposit(500.00);
      try
      {
         System.out.println("\nWithdrawing $100...");
         c.withdraw(100.00);
         System.out.println("\nWithdrawing $600...");
         c.withdraw(600.00);
      }catch(InsufficientFundsException e)
      {
         System.out.println("Sorry, but you are short $"
                                  + e.getAmount());
         e.printStackTrace();
      }
    }
}

編譯上面三個(gè)文件，并運(yùn)行程序 BankDemo，得到結(jié)果如下所示：

Depositing $500...

Withdrawing $100...

Withdrawing $600...
Sorry, but you are short $200.0
InsufficientFundsException
        at CheckingAccount.withdraw(CheckingAccount.java:25)
        at BankDemo.main(BankDemo.java:13)

通用異常

在 Java 中定義了兩種類(lèi)型的異常和錯(cuò)誤。

• JVM(Java虛擬機(jī)) 異常：由 JVM 拋出的異常或錯(cuò)誤。例如：NullPointerException類(lèi)，ArrayIndexOutOfBoundsException類(lèi)，ClassCastException類(lèi)。

• 程序級(jí)異常：由程序或者API程序拋出的異常。例如 IllegalArgumentException類(lèi)，IllegalStateException類(lèi)。

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