Java 基础 06. Java 异常

1. 什么是异常

• 实际工作中，遇到的情况不可能是非常完美的。比如：你写的某个模块，用户输入不一定符合你的要求、你的程序要打开某个文件，这个文件可能不存在或者文件格式不对，你要读取数据库的数据，数据可能是空的等。我们的程序再跑着，内存或硬盘可能满了。等等。
• 软件程序在运行过程中，非常可能遇到刚刚提到的这些异常问题，我们叫异常，英文是：Exception，意思是例外。这些，例外情况，或者叫异常，怎么让我们写的程序做出合理的处理。而不至于程序崩溃。
• 异常指程序运行中出现的不期而至的各种状况，如：文件找不到、网络连接失败、非法参数等。异常发生在程序运行期间，它影响了正常的程序执行流程。

要理解 Java 异常处理是如何工作的，需要掌握以下三种类型的异常：

• 检查性异常：最具代表的检查性异常是，用户错误或问题引起的异常，这是程序员无法预见的。例如：要打开一个不存在文件时，一个异常就发生了，这些异常在编译时不能被简单地忽略。
• 运行时异常：运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反，运行时异常可以在编译时被忽略。
• 错误 ERROR：错误不是异常，而是脱离程序员控制的冋题。错误在代码中通常被忽略。例如，当栈溢出时，一个错误就发生了，它们是在编译时也检查不到的。

2. 异常体系结构

• Java 把异常当作对象来处理，并定义一个基类 java.lang.Throwable 作为所有异常的超类。
• 在 Java API 中已经定义了许多异常类，这些异常类分为两大类：错误 Error 和异常 Exception。

Error

• Error 类对象，由 Java 虚拟机生成并抛出，大多数错误与代码编写者所执行的操作无关。
• Java 虚拟机运行错误（ Virtual MachineError），当 JVM 不再有继续执行操作，所需的内存资源时，将出现 OutofMemory Error。这些异常发生时，Java 虚拟机（ JVM ）一般会选择线程终止。
• 还有发生在虚拟机试图执行应用时，如：类定义错误（ NoClassDeffounderror）、链接错误（ LinkageError）。这些错误是不可查的，因为它们在应用程序的控制和处理能力之外，而且绝大多数是程序运行时不允许出现的状况。

Exception

• 在 Exception 分支中有一个重要的子类 Runtime Exception（运行时异常）
  • ArraylndexOutOfBoundsException（数组下标越界）
  • NullPointerException（空指针异常）
  • ArithmeticException（算术异常）
  • Missing Resource Exception（丢失资源）
  • ClassNotFound Exception（找不到类）等异常，这些异常是不检查异常，程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。
• 这些异常，一般是由程序逻辑错误引起的，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生；

Error 和 Exception 的区别：

• Error 通常是灾难性的致命的错误，是程序无法控制和处理的，当出现这些异常时，Java 虚拟机（ JVM ）一般会选择终止线程；
• Exception 通常情况下是可以被程序处理的，并且在程序中应该尽可能的去处理这些异常。

3. Java 异常处理机制与处理异常

• 抛出异常
• 捕获异常
• 异常处理五个关键字：
  • try、catch、finally、throw、throws
• 未捕获异常

package com.xxx.exception;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 0;

        System.out.println(a / b);
    }
}

• 运行结果：出现异常

• 捕获异常

package com.xxx.exception;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 0;

        try {   // try 监控区域
            System.out.println(a / b);
        } catch (ArithmeticException e) {   // catch（想要捕获的异常类型） 捕获异常
            System.out.println("程序出现错误，变量b不能为0");
        } finally { // 处理善后工作 （一般处理IO 资源 关闭）
            System.out.println("finally");
        }
    }
}

• 运行结果：程序正常运行

• 多异常捕获：异常类顺序，从上到下，必须 从小到大

package com.xxx.exception;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 0;
        // 捕获多个异常：异常类需从小到大
        try {   // try 监控区域
            System.out.println(a / b);
        } catch (Error e) {   // catch（想要捕获的异常类型）  捕获异常
            System.out.println("Error");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Exception");
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("Throwable");
        } finally { // 处理善后工作 （一般处理IO 资源 关闭）
            System.out.println("finally");
        }
    }
}

• 捕获异常快捷键：选中需要捕获的代码 Ctrl + Alt + T，程序会自动生成

package com.xxx.exception;

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 0;
        // 快捷键：选中需要捕获的代码 Ctrl + Alt + T
        try {
            System.out.println(a / b);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();    // 打印错误的栈信息
        } finally {
        }
    }
}

• 主动抛出异常：throw

package com.xxx.exception;

public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        new Test03().test(1, 0);
    }

    public void test(int a, int b) {
        if (b == 0) {
            throw new ArithmeticException();    // 主动抛出异常 throw，一般在方法中使用
        }
    }
}

• 方法上抛出异常 throws：方法中处理不了这个异常，将异常向外抛出，再进行捕获异常

package com.xxx.exception;

public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        // 捕获异常
        try {
            new Test03().test(1, 0);
        } catch (ArithmeticException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    // 假设这个方法中处理不了这个异常，方法上抛出异常 throws
    public void test(int a, int b) throws ArithmeticException {
        if (b == 0) {
            throw new ArithmeticException();    // 主动抛出异常 throw，一般在方法中使用
        }
    }
}

4. 自定义异常

• 使用 Java 内置的异常类可以描述在编程时岀现的大部分异常情况。除此之外，用户还可以自定义异常。用户自定义异常类，只需继承 Exception 类即可。
• 在程序中使用自定义异常类，大体可分为以下几个步骤：
  1. 创建自定义异常类。
  2. 在方法中通过 throw 关键字抛出异常对象。
  3. 如果在当前抛出异常的方法中处理异常，可以使用 try- catch 语句捕获并处理；否则在方法的声明处通过 throws 关键字指明要抛岀给方法调用者的异常，继续进行下一步操作。
  4. 在出现异常方法的调用者中捕获并处理异常。
• 创建自定义异常类

package com.xxx.exception.demo02;

// 自定义的异常类，需要继承 Exception
public class MyException extends Exception {
    // 传递数字>10
    private int detail;

    public MyException(int a) {
        this.detail = a;
    }

    // toString (Alt + Insert): 异常的打印信息
    @Override
    public String toString() {
        return "MyException{" + detail + '}';
    }
}

• 测试类：通过自定义的异常类，捕获异常

package com.xxx.exception.demo02;

public class Test {
    // 可能会存在的方法
    static void test(int a) throws MyException {
        System.out.println("传递的参数为：" + a);
        if (a > 10) {
            throw new MyException(a);   // 抛出异常
        }
        System.out.println("OK");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            test(16);
        } catch (MyException e) {
//            e.printStackTrace();
            System.out.println("MyException=>" + e);
        }
    }
}

5. 总结

• 处理运行时异常时，采用逻辑去合理规避同时辅助 try - catch ；
• 处理多重异常时，在 catch 块后面，可以增加一个更大的异常类，catch（ Exception）来处理可能会被遗漏的异常；
• 对于不确定的代码，也可以加上 try - catch，处理潜在的异常；出现异常时，可用 Alt + Enter 查看帮助信息。
• 尽量去处理异常，切忌只是简单地调用 printStackTrace(); 打印输出，需要增加一些处理异常的代码块；
• 具体如何处理异常，要根据不同的业务需求和异常类型去决定；
• 尽量添加 finally！语句块去释放占用的资源。