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Java 之路 (十二) -- 异常（基本常识、try-catc

2018-08-13  本文已影响98人  whd_Alive

1. 初识异常

正式介绍异常之前，先来看一个例子：

public static void readFileByBytes(String fileName) {  
    // 一般先创建file对象  
    FileInputStream fileInput = null;  
    try {  
        File file = new File(fileName);  
        if (!file.exists()) {  
            file.createNewFile();  
        }  
        byte[] buffer = new byte[1024];  
        fileInput = new FileInputStream(file);  
        int byteread = 0;  
        // byteread表示一次读取到buffers中的数量。  
        while ((byteread = fileInput.read(buffer)) != -1) {  
            System.out.write(buffer, 0, byteread);  
        }  
  
    } catch (Exception e) {  
        // TODO: handle exception  
    } finally {  
  
        try {  
            if (fileInput != null) {  
                fileInput.close();  
            }  
        } catch (IOException e) {  
            // TODO Auto-generated catch block  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
}

上述代码展示了一种进行文件读取的方式，是一个运用 Java 异常处理的典型例子。

可能你会有疑问：try、catch、finally 是什么？为什么要写成这个格式？如果不这么写会发生什么情况？

让我们假设这样一个情况：假如在我调用语句 File file = new File(fileName); 创建 File时，由于某种原因未创建成功（比如内存不足，hhh），那么当我后面使用这个不存在的 file 时，就会发生错误，我们的程序会无法继续运行。这种情况下，我们就可以说该程序抛出了一个“异常”，try 就可以理解成“我需要尝试执行一下正常的流程，但是其中会出现某些错误”，之后 Java 会通过 catch 来对这个异常进行"捕获"，描述发生某种错误时应该做些什么。

而当无论是否发生了错误，我都需要来做一些清理工作时，就需要使用 finally 语句。finally 中的语句无论如何最终都会执行，这样即便我的代码在中间某部分出错了，但是清理工作依旧可以执行。

上述知识一个基本的介绍，下面我们就一步步学习 Java 中的异常处理机制。

2. 异常的基本常识

2.1 异常和错误

首先需要理解一下关于异常和错误的关系：

2.2 异常的抛出

上面我们提到了 抛出异常，下面具体看看抛出异常时会发生哪些事。

2.3 Java 标准异常

Java 标准库中内建了一系列的异常，顶级父类为 Throwable，表示任何可以作为异常被抛出的类。

Throwable 可以被分为两种类型：

异常的结构图

图摘自 http://www.cnblogs.com/lulipro/p/7504267.html

声明一点：上面的结构是不完整的，但是在下太懒了，直接接用上述文章的图，感兴趣可以自行查看官方文档进行整理。

实际上，对于 Java 编译时是否对异常进行检查，Exception 又分为两类：

  1. 不受检查的异常：RuntimeException

    1. 这种异常属于错误，即便处理也无法使程序恢复，导致的原因通常是因为错误操作（比如使用 null 引用）或者程序员的疏忽（比如数组越界），这部分是由 Java 运行时检测处理，编译器不会检查，因此代码中对该类异常需要忽略。

      自动被 Java 虚拟机抛出，自动进行捕获。

  2. 被检查的异常：除了 RuntimeException 及其子类 以外的 Exception 子类

    1. 程序员处理的实际上就是这部分异常，编译时会被强制检查。

2.4 自定义异常

通常异常的名称代表发生的问题，并且异常的名称应该可以望文知义

如果需要自定义异常，必须继承已有的异常类，最好是选择意思相近的异常类继承，使名字做到望名生义。

按照国际惯例，自定义的异常应该总是包含如下的构造函数：

  • 一个无参构造函数
  • 一个带有String参数的构造函数，并传递给父类的构造函数。
  • 一个带有String参数和Throwable参数，并都传递给父类构造函数
  • 一个带有Throwable 参数的构造函数，并传递给父类的构造函数。

下面是IOException类的完整源代码，可以借鉴。

public class IOException extends Exception
{
    static final long serialVersionUID = 7818375828146090155L;

    public IOException()
    {
        super();
    }

    public IOException(String message)
    {
        super(message);
    }

    public IOException(String message, Throwable cause)
    {
        super(message, cause);
    }

    
    public IOException(Throwable cause)
    {
        super(cause);
    }
}

2.5 异常的意义

3. 异常处理机制

对于异常处理，有两种方式

如下：

void f() throws 潜在异常列表{//throws 表示可能有一些异常我无法处理，于是向上级抛出
    //try-catch-finally 处理当前信息足以解决的异常
    try{
        //可能抛出异常的方法调用
    }catch(SomeException se) {
        //必备
        //异常处理
    }finally{
        //可选
        //一些清理工作
    }
}

一些基础：

3.1 捕获异常

try - catch

终止模型 & 恢复模型

重新抛出异常：在 catch 中捕获异常后，得到了对当前异常对象的引用，此时可以直接把它重新抛出。

3.1.2 异常匹配

3.1.3 finally 进行清理

用于把除了内存之外的资源恢复到其初始状态。

finally 子句总能执行

3.2 抛出异常

3.2.1 异常抛出

throw

3.2.2 异常链

异常链：在捕获一个异常后抛出另一个异常，并且把原始异常的的信息保存下来。

3.2.3 异常声明

如果一个方法内部的代码会抛出检查异常（checked exception），而方法自己又没有完全处理掉，则 javac 保证你必须在方法的签名上使用 throws 关键字声明这些可能抛出的异常，否则编译不通过。

它属于方法声明的一部分，紧跟在形参列表之后，使用关键字 throws + 潜在异常类型的列表，仅仅是将函数中可能出现的异常向调用者声明，而自己则不具体处理。

void f() throws 潜在异常列表{
    //...
}

3.3 注意事项

覆盖方法的时候，只能抛出在基类方法的异常说明里列出的那些异常。

派生类构造器的异常说明必须包括基类构造器的异常说明。

派生类构造器不能捕获基类构造器抛出的异常。

对于在构造阶段可能会抛出异常，并且要求清理的类，最安全的使用方式时使用嵌套的 try 语句。

异常处理机制的好处：

4. 异常使用指南

  1. 在恰当的级别处理问题（在知道该如何处理的情况下才捕获异常）。
  2. 解决问题并且重新调用产生异常的方法。
  3. 进行少许修补，然后绕过异常发生的地方继续执行。
  4. 用别的数据进行计算，以代替方法预计会返回的值。
  5. 把当前运行环境下能做的事情尽量做完，然后把相同的异常重抛到更高层。
  6. 把当前运行环境下能做的事情尽量做完，然后把不同的异常抛到更高层。
  7. 终止程序。
  8. 进行简化（如果你的异常模式使问题变得太复杂，那用起来会非常痛苦也很烦人）。
  9. 让类库和程序更安全（这既是在为调试做短期投资，也是在为程序的健壮性做长期投资）。
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