Java基礎(chǔ)之異常處理機(jī)制

什么是異常

從事Java開發(fā)的小伙伴對于“異澈拦瑁”應(yīng)該不陌生香璃，因?yàn)槊刻於紩龅讲簧佼惓＃虿东@舟误，或拋出葡秒。那究竟什么是異常？異常即非正常的嵌溢，不同于平常眯牧、一般化的情況。在平時生活中赖草，醫(yī)生會說你身體的某個部位有異常学少，該異常會有什么什么的影響，是由某某原因引起的秧骑；我每天都準(zhǔn)時打卡版确，按時上下班扣囊，那么我本月的考勤是正常的，反之绒疗，但凡有遲到侵歇、曠工、早退的情況之一的吓蘑，我本月的考情就會有異常惕虑。

而在程序中，代碼在運(yùn)行中如果出現(xiàn)運(yùn)行錯誤磨镶，程序會終止運(yùn)行溃蔫，這時由于錯誤導(dǎo)致程序運(yùn)行終止的情況就是程序出現(xiàn)了異常。異常并不是指語法錯誤琳猫，因?yàn)槿绻Z法錯了伟叛，編譯就通不過，不會產(chǎn)生JVM能夠識別的字節(jié)碼文件脐嫂，是沒法運(yùn)行起來的统刮，所以只有運(yùn)行中的程序才會有異常一說。

Java 異常體系

異常處理是衡量一門語言是否成熟的標(biāo)準(zhǔn)之一雹锣，C系列的語言諸如：Java网沾、C++癞蚕、C 等都支持異常處理蕊爵，有自己的一套異常處理機(jī)制。異常處理機(jī)制可以讓程序有更好的容錯性桦山，使代碼更加健壯攒射；但C語言卻沒有異常處理機(jī)制，C程序員一般都是利用方法的返回值來實(shí)現(xiàn)異常處理恒水，使用if + 條件 來判斷正常和異常情況会放，使用特定返回值來表示異常情況。

引入異常處理機(jī)制可以解決的問題有：

使用方法的返回值來表示異常情況有局限性钉凌，需要無窮列舉所有的異常情況咧最；
異常流程代碼和正常流程代碼混合一起，代碼往往很臃腫御雕，也很復(fù)雜性矢沿；代碼的可讀性和可維護(hù)性都不高；
隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大酸纲，代碼很難維護(hù)捣鲸，特別是系統(tǒng)可拓展性差；

通過一下這個案例來說明引入異常之前的處理方式：

// 汽車
class Car {    
    // 汽車是否正常運(yùn)行    
    public static final boolean IS_OK = true;    

    // 汽車運(yùn)行    
    public boolean run(int wheelNum) {        
        if (wheelNum == 4) {           
            return true;        
        }        
        return false;     
    }
}

// 上班族
class Officer {    
    private Car car;    
    public Officer(Car car) {       
         this.car = car;    
    }    
    
    // 開車去上班    
    public boolean goWorkByCar(int wheelNum) {       
           if (car == null) {            
                  // 只能選擇其他出行方式了            
                  goWorkByOther();            
                  return false;        
            }        
            boolean result = car.run(wheelNum);        
            if (result) {            
                 System.out.println("升職闽坡，加薪栽惶，迎娶白富美");            
                 return true;        
            }        
            System.out.println("遲到愁溜，扣薪，領(lǐng)導(dǎo)天天噴");        
            return false;    
      }    
      // 其他方式上班    
      public void goWorkByOther() {        
            System.out.println("其他方式上班");    
      }
}
      
// 運(yùn)行demo
public class WorkDemo {    
      public static void main(String[] args) {        
              Car car = new Car();        
              Officer officer = new Officer(car);        
              officer.goWorkByCar(4);    
      }
}

上述案例中外厂，只是簡單粗暴的把汽車的狀態(tài)分為true和false兩種冕象，細(xì)化不夠，不能體現(xiàn)出汽車的詳細(xì)狀態(tài)酣衷；業(yè)務(wù)邏輯也很局限交惯，如果要拓展，就要花費(fèi)更大的成本穿仪。

針對于上述的問題席爽，Java基于面向?qū)ο蟮乃枷胩岢隽私鉀Q方案：

把不同類型的異常情況使用不同的類來表示，不同的異常類有共同的父類啊片；
分離異常流程代碼和正確流程代碼只锻；
規(guī)范了異常處理機(jī)制，靈活處理異常紫谷，能處理就將其捕獲并處理齐饮，如果處理不了異常，就將其交給調(diào)用者來處理笤昨；

Java 異常體系：Java API文檔中的詳細(xì)介紹如下

Java 異常體系

Error：表示錯誤祖驱，一般指JVM相關(guān)的不可修復(fù)的錯誤，如：系統(tǒng)崩潰瞒窒、內(nèi)存溢出捺僻、JVM內(nèi)部錯誤等，由JVM拋出崇裁，我們一般情況下不需要處理匕坯，幾乎其所有的子類都是以“Error”作為類名后綴；比如：StackOverflowError拔稳，當(dāng)應(yīng)用程序遞歸太深而發(fā)生內(nèi)存溢出時葛峻，就會拋出該錯誤。
Exception：表示異常巴比，指程序中出現(xiàn)不正常的情況术奖，異常一般都是需要程序員來處理的（可以捕獲或者拋出）；幾乎其所有的子類都是以“Exception”作為類名的后綴轻绞；
Throwable：在Java體系中采记，Throwable類是所有錯誤和異常的父類；

當(dāng)出現(xiàn)了沒見過的異常時铲球，可以將異常類的類名拿到Java API文檔中去查找挺庞，通過文章介紹即可獲得異常的詳細(xì)信息，以及其在Java中的繼承稼病、實(shí)現(xiàn)體系选侨；常見的Exception有：

NullPointerException：空指針異常掖鱼，一般當(dāng)對象為null的時候，對該對象做操作時會出現(xiàn)該異常援制；
ArrayIndexOutOfBoundsException：數(shù)組的索引越界戏挡，操作數(shù)組時使用的索引超出了數(shù)組的數(shù)據(jù)范圍會出現(xiàn)；
NumberFormatException：數(shù)字格式化異常晨仑，把非數(shù)字的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為數(shù)字類型時使用了非法的轉(zhuǎn)換對象褐墅；

Java 的異常詳解：

public class ExceptionDemo {    
     public static void main(String[] args) {        
        Integer.valueOf("laofu");    
     }
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

Java 的異常詳解

如果出現(xiàn)異常，會立刻中斷運(yùn)行中的程序洪己，所以必須處理異常妥凳，而處理方式有兩種：

throws：當(dāng)前方法不處理，而是聲明拋出答捕，由該方法的調(diào)用者來處理逝钥；
try-catch：在當(dāng)前方法中使用try-catch的語句塊來處理異常；

捕獲異常 try-catch

出現(xiàn)異常之后拱镐，程序會中斷執(zhí)行艘款，所以異常必須處理；處理的方式有兩種：捕獲和拋出沃琅，兩種方式二選一即可哗咆。我們先來運(yùn)行一個案例來證明：

public static void main(String[] args) {        
    System.out.println("老夫開始啦");        
    int result = 10 / 2;        
    System.out.println("10 / 2 = " + result);       
    System.out.println("老夫去也");
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

老夫開始啦
10 / 2 = 5
老夫去也

通過查看運(yùn)行結(jié)果，是我們期望的運(yùn)行結(jié)果益眉，代碼運(yùn)行成功晌柬；那么接下來我們對上述案例稍作修改，再來看其運(yùn)行結(jié)果如何：

 public static void main(String[] args) {        
    System.out.println("老夫開始啦");        
    int result = 10 / 0;        
    System.out.println("10 / 2 = " + result);       
    System.out.println("老夫去也");   
 }

運(yùn)行結(jié)果如下：

老夫開始啦
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero 
            at Main.main(Main.java:5)

通過查看運(yùn)行結(jié)果呜叫，運(yùn)行結(jié)果并不是我們想要的空繁，代碼中出現(xiàn)了異常殿衰，代碼被中斷運(yùn)行朱庆。對比兩次的運(yùn)行結(jié)果，我們可以得出結(jié)論：出現(xiàn)異常之后闷祥，程序會中斷執(zhí)行娱颊，異常必須處理。

try-catch 異常捕獲：使用try-catch捕獲單個異常凯砍，語法如下：

try{     
    編寫可能會出現(xiàn)異常的代碼
} catch(異常類型  e) {     
    處理異常的代碼     
    //記錄日志/打印異常信息/繼續(xù)拋出異常
}

注意：try和catch都不能單獨(dú)使用箱硕，必須連用

所以可以對上述出現(xiàn)異常的代碼使用try-catch來處理：

public class ExceptionDemo {    
    public static void main(String[] args) {        
        System.out.println("老夫開始啦");        
        try {          
            int result = 10 / 0;          
            System.out.println("10 / 2 = " + result);        
        } catch (ArithmeticException e) {          
            System.out.println("異常信息：" + e.getMessage()); 
            System.out.println("異常對象：" + e.toString());  
            System.out.println("異常棧追蹤：");          
            e.printStackTrace();        
        }        
        System.out.println("老夫去也");        
    }
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

老夫開始啦異常信息：/ by zero
異常對象：java.lang.ArithmeticException: / by zero
異常棧追蹤：老夫去也java.lang.ArithmeticException: / by zero  
                  at Main.main(Main.java:6)

通過查看運(yùn)行結(jié)果，不難發(fā)現(xiàn)悟衩，使用try-catch之后剧罩，程序遇到異常時不再中斷執(zhí)行，而是跳過異常代碼及其之后的在try-catch中的剩余代碼語句座泳，來到catch代碼塊中執(zhí)行我們定義的異常處理代碼惠昔；

在上述案例中是打印出了異常信息幕与，異常對象信息，異常棧追蹤镇防；其中的3個方法都是Throwable類的方法：

String getMessage()：獲取異常的詳細(xì)描述信息啦鸣；
String toString()：獲取異常的類型、異常描述信息来氧；
void printStackTrace()：打印異常的跟蹤棧信息并輸出到控制臺诫给，但不能在System.out.println()中使用該方法；其中包含了異常的類型啦扬、異常的原因中狂、異常出現(xiàn)的位置；在開發(fā)和調(diào)試階段扑毡，該方法都很有用吃型，方便調(diào)試和修改；

try-catch 的底層執(zhí)行分析

使用try-catch捕獲多個異常：語法如下：

try{     
    編寫可能會出現(xiàn)異常的代碼
} catch (異常類型A  e){  // 當(dāng)try中出現(xiàn)A類型異常,就用該catch來捕獲.
    處理異常的代碼    
    //記錄日志/打印異常信息/繼續(xù)拋出異常
} catch (異常類型B  e){  // 當(dāng)try中出現(xiàn)B類型異常,就用該catch來捕獲.    
   處理異常的代碼     
    //記錄日志/打印異常信息/繼續(xù)拋出異常
}

注意

一個catch語句僚楞，只能捕獲一種類型的異常勤晚，如果需要捕獲多種異常類型，就得使用多個catch語句泉褐；
try-catch中的代碼在只會出現(xiàn)一種類型的異常赐写，只能一個catch捕獲，不可能同時匹配多個catch膜赃；
在有多個catch語句的代碼中出現(xiàn)異常時挺邀，會從上到下依次匹配catch語句，所以多個catch語句應(yīng)該按照從子類到父類的順序依次定義跳座；
一旦匹配上其中一個catch之后端铛，便不會匹配剩余的catch，而是會跳出try-catch疲眷，執(zhí)行之后的代碼禾蚕；

捕獲多個異常的案例：

捕獲多個異常的案例

運(yùn)行結(jié)果如下：

老夫開始啦
NumberFormatException
老夫去也
java.lang.NumberFormatException: For input string: "laofu"  
at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)    
at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:580) 
at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:615) 
at Main.main(Main.java:7)

拋出異常

拋出異常有兩種方式：

throw：用于方法內(nèi)部，用于給調(diào)用者返回一個異常對象狂丝，和return一樣會結(jié)束當(dāng)前方法换淆；
throws：運(yùn)用于方法聲明之上，定義于方法參數(shù)之后几颜，表示當(dāng)前方法不處理異常倍试，而是提醒該方法的調(diào)用者來處理拋出的異常(一個或者多個異常)；如：private static int divide(int num1, int num2) throws Exception {}

throw語句：運(yùn)用于方法內(nèi)部蛋哭，拋出一個具體的異常對象县习，中止方法的執(zhí)行，其語法格式如下：

throw  new  異常類("異常信息");

一般的，當(dāng)一個方法出現(xiàn)異常的情況躁愿，我們不知道該方法應(yīng)該返回什么時哈蝇，此時就可以返回一個錯誤，在catch語句塊中使用throw繼續(xù)向上拋出異常攘已。return 是返回一個值炮赦，throw是返回一個錯誤，返回給該方法的調(diào)用者样勃。比如：String類的charAt方法就是一個很好的例子：

String類的charAt方法

throws：

如果每一個方法都放棄處理異常都直接通過throws聲明拋出吠勘，最后異常會拋到main方法，如果此時main方法還不處理峡眶，會繼續(xù)拋出給JVM剧防，JVM底層的處理機(jī)制就是打印異常的跟蹤棧信息；runtime異常辫樱，默認(rèn)就是這種處理方式峭拘。

方法重寫(Override)中的throws：

一同：方法的簽名必須相同。

兩惺ㄊ睢：

子類方法返回類型和父類方法返回類型相同鸡挠，或是其子類；
子類方法不能聲明拋出新的異常搬男；

一大：子類方法的訪問權(quán)限必須大于等于父類方法的訪問權(quán)限拣展。

異常分類

Throwable體系

異常(Exception)根據(jù)其在編譯時期還是運(yùn)行時期去檢查異常可分為：checked異常和runtime異常缔逛，

runtime異常：又稱運(yùn)行時期異常备埃，此類型的異常在運(yùn)行時期檢查；在編譯時期褐奴，運(yùn)行異常并不會檢測按脚，就不會出現(xiàn)，只有在運(yùn)行到相關(guān)代碼時才會出現(xiàn)敦冬；RuntimeException自身及其子類異常都屬于runtime異常辅搬；
checked異常：又稱編譯時期異常，此類型的異常在編譯時期就會檢查匪补，而且是必須處理的伞辛，如果沒有處理烂翰，就會導(dǎo)致編譯失敽蝗薄；除了runtime異常之外的其他異常（包括Exception自身）都屬于checked異常甘耿；

jdk 文檔中的異常體系

向下看

異常分類

自定義異常

Java中有著不同的定義好的異常類踊兜，分別表示著某一種具體的異常情況，在開發(fā)中總是有些異常情況是Java SE庫中沒有定義好的佳恬，此時就可以根據(jù)自己業(yè)務(wù)的異常情況來定義異常類捏境；我們把這樣的異常類稱為自定義異常類于游。

自定義異常類的方式：

受檢查的異常：自定義一個受檢查的異常類需要繼承于java.lang.Exception；
運(yùn)行時異常：自定義一個運(yùn)行時期檢查的異常類垫言，需要繼承于java.lang.RuntimeException贰剥；

一般在開發(fā)中，自定義的異常都是運(yùn)行時異常筷频。

解決開車上班的案例

使用自定義異常解決開車上班案例

異常轉(zhuǎn)譯和異常鏈

異常轉(zhuǎn)譯：位于最外層的業(yè)務(wù)系統(tǒng)不需要關(guān)心底層的異常細(xì)節(jié)蚌成，我們通過捕獲原始的異常，將其轉(zhuǎn)換為一個新的不同類型的異常凛捏，然后再向上拋出担忧；這個過程稱為異常轉(zhuǎn)譯。

在上述例子中：我的車壞了坯癣，在catch中重新拋出一個新的異常(OfficerException)給我的調(diào)用者(老板)瓶盛，不能把車的異常信息拋給老板看，因?yàn)槔习宀魂P(guān)心這些細(xì)節(jié)示罗，關(guān)心的我是否遲到惩猫。

異常鏈：把原始異常包裝為新的異常類，形成多個異常的有序排列蚜点；異常鏈由于更加清楚帆锋、準(zhǔn)確的定位異常出現(xiàn)的位置；在下述案例中禽额，異常一層層拋出锯厢，直至異常被處理，在這個過程中脯倒，異常鏈就產(chǎn)生了：

異常鏈案例

Java7的異常新特性

1.增強(qiáng)的throw ： 對比Java 6 和 Java 7 中對于拋出異常的改進(jìn)來體現(xiàn)

異常的拋出更加精確了

2.多異常捕獲：重寫捕獲多個異常案例來體現(xiàn)

多異常捕獲

3.自動資源關(guān)閉：資源類必須直接或者間接實(shí)現(xiàn)java.lang.AutoCloseable接口

資源自動關(guān)閉

finally代碼塊

finally語句塊表示無論如何（也包括發(fā)生異常時）都會最終執(zhí)行的代碼塊实辑，比如：當(dāng)我們在try語句塊中打開了一些物理資源(磁盤文件/網(wǎng)絡(luò)連接/數(shù)據(jù)庫連接等)，在使用完之后藻丢，都得最終關(guān)閉打開的資源剪撬。

finally的兩種用法：

1. try...finally： 此時沒有catch來捕獲異常，因?yàn)榇藭r根據(jù)應(yīng)用場景會拋出異常悠反，我們程序員自己不處理残黑；

try...finally 的使用

2. try...catch....finally：程序員自己需要處理異常界拦，最終得手動關(guān)閉資源俗冻。

需要注意的是：finally不能單獨(dú)使用。

try...catch...finally 的使用

finally不執(zhí)行的情況：

當(dāng)只有在try或者catch中調(diào)用退出JVM的相關(guān)方法僚饭，此時finally才不會執(zhí)行茵臭，否則finally修飾的代碼塊永遠(yuǎn)會執(zhí)行疫诽。比如：System.exit(0); // 退出JVM

finally 不會執(zhí)行的情況

finally 和 return

如果finally和return語句同時存在，永遠(yuǎn)返回finally中的結(jié)果，但是應(yīng)該避免這種情況的出現(xiàn)奇徒。詳情看如下的案例：

如果finally和return語句同時存在雏亚，永遠(yuǎn)返回finally中的結(jié)果

如果finally和return語句同時存在，永遠(yuǎn)返回finally中的結(jié)果

還有另一種情況也很有趣摩钙，一起來看看：

很有趣的finally例子

為什么會出現(xiàn)這種情況呢罢低？首先finally肯定是會被執(zhí)行的，所以a++之后a的值變成了14胖笛，但是finally中沒有返回值奕短，值為14的變量a并沒有被返回；然后接著執(zhí)行return a匀钧；這里的a的值在方法執(zhí)行之初就已經(jīng)確定了翎碑，故返回的值是13。

異常處理原則

處理異常的原則：

異常只能用于非正常情況之斯，try-catch的存在也會影響性能日杈，盡量縮小try-catch的代碼范圍；
需要為異常提供說明文檔佑刷，可以參考Java doc莉擒，如果自定義了異常或某一個方法拋出了異常瘫絮，應(yīng)該在文檔注釋中詳細(xì)說明涨冀；
盡可能避免異常的出現(xiàn)，如NullPointerException等麦萤；
異常的粒度很重要鹿鳖，應(yīng)該為一個基本操作定義一個 try-catch 塊，切忌將幾百行代碼放到一個 try-catch 塊中壮莹；
不建議在循環(huán)中進(jìn)行異常處理翅帜，應(yīng)該在循環(huán)外對異常進(jìn)行捕獲處理(在循環(huán)之外使用try-catch)；
自定義異常盡量使用RuntimeException類型的命满，并且要盡量避開已存在的異常涝滴；

小結(jié)

1. 五個關(guān)鍵字：try、catch胶台、finally歼疮、throw、throws诈唬；

2. 異常體系的兩個繼承結(jié)構(gòu)：

Throwable類有兩個子類：Error和Exception韩脏。
Exception類有一個特殊的子類：RuntimeException。

RuntimeException類及其子類稱之為runtime異常讯榕。

Exception類和子類中除了RuntimeException體系的其他類稱之為checked異常骤素。

3. 自定義異常類

4. Error和Exception的區(qū)別和關(guān)系

5. checked異常和`runtime異常的區(qū)別

6. finally關(guān)鍵字及其相關(guān)知識

7. finally和return的執(zhí)行順序

8. throw和throws的區(qū)別

完結(jié)匙睹。老夫雖然不正經(jīng)愚屁，但老夫一身的才華济竹！

「JAVA」詳述Java異常體系钞艇，處理異常時配上finally效果更佳

「JAVA」詳述Java異常體系，處理異常時配上finally效果更佳

什么是異常

Java 異常體系

捕獲異常 try-catch

拋出異常

異常分類

自定義異常

解決開車上班的案例

異常轉(zhuǎn)譯和異常鏈

Java7的異常新特性

finally代碼塊

異常處理原則

小結(jié)