异常处理
一、异常概述与异常体系结构
1、异常概念
在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得尽善尽美，在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避免的，比如：客户输入数据的格式，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等
异常：在Java语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为“异常” 。(开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常)
2、异常的分类
Java程序在执行过程中所发生的异常事件可分为两类：
- Error：Java虚拟机无法解决的严重问题。如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。比如：StackOverflowError和OOM。一般不编写针对性的代码进行处理。
/**
*
* Error
* Java虚拟机无法解决的严重问题，如，JVM系统内部错误、资源耗尽等严重错误。比如：StackOverFlowError和OOM。一般不编写针对性的代码进行处理。
*/
public class ErrorTest {
public static void main(String[] args) {
//1、栈溢出
// main(args); //Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
//2、堆溢出
// int[] arr = new int[1024 * 1024 * 1024]; //Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
}
}
- Exception: 其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，可以使用针对性的代码进行处理。例如
-
- 空指针访问
-
- 试图读取不存在的文件
-
- 网络连接中断
-
- 数组角标越界
import org.junit.Test;
import java.io.FileInputStream;
import java.util.Date;
import java.util.Scanner;
/**
* 一、异常体系结构
* java.lang.Throwable
* --> java.lang.Error: 一般不编写针对性的代码进行处理
* --> java.lang.Exception: 可以进行异常的处理
* --> 编译时异常（checked）
* |--> IOException
* |--> FileNotFountException
* |--> ClassNotFoundException
* --> 运行时异常（unChecked）
* |--> NullPointException
* |--> ArrayIndexOutOfBoundsException
* |--> ClassCastException
* |--> NumberFormatException
* |--> InputMismatchException
* |--> ArithmeticException
*
* 面试题：常见的异常都有哪些? 举例说明
*/
public class ExceptionTest {
//运行时异常
/**
* 空指针异常: NullPointException
*/
@Test
public void nullPointExceptionTest(){
int[] arr = null;
// arr[0] = 1; //java.lang.NullPointerException
Object object = null;
// object.getClass(); //java.lang.NullPointerException
String str = null;
// str.substring(0); //java.lang.NullPointerException
}
/**
* 数据下标越界异常: ArrayIndexOutOfBoundsException
*/
@Test
public void arrayIndexOutOfBoundsExceptionTest(){
int[] arr = new int[2];
// arr[2] = 1; //java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
}
/**
* 字符串下标越界异常: StringIndexOutOfBoundsException
*/
@Test
public void stringIndexOutOfBoundsExceptionTest(){
String str = "hello";
// str.charAt(str.length()); //java.lang.StringIndexOutOfBoundsException
}
/**
* 类型转换异常: ClassCastException
*/
@Test
public void classCastExceptionTest(){
Object object= new Date();
String str = (String)object; //java.lang.ClassCastException
}
/**
* 数值格式化异常: NumberFormatException
*/
@Test
public void numberFormatException(){
String str = "hello";
// Integer.parseInt(str); //java.lang.NumberFormatException
}
/**
* 输入异常: InputMismatchException
*/
@Test
public void inputMismatchException(){
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
scanner.nextInt(); //输入非数值的字符 java.util.InputMismatchException
}
/**
* 算数异常: ArithmeticException
*/
@Test
public void arithmeticException(){
int a = 1 / 0; //java.lang.ArithmeticException
}
//编译时异常
@Test
public void demo(){
// FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\附件\\file\\txt\\hello.txt");
// int index = ' ';
// while ((index = fis.read()) != -1){
// System.out.print((char)index);
// }
// fis.close();
}
}
对于这些错误，一般有两种解决方法：
一是遇到错误就终止程序的运行。
另一种方法是由程序员在编写程序时，就考虑到错误的检测、错误消息的提示，以及错误的处理。
捕获错误最理想的是在编译期间，但有的错误只有在运行时才会发生。
比如：除数为0，数组下标越界等
分类：编译时异常和运行时异常
1.运行时异常
是指编译器不要求强制处置的异常。一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该积极避免其出现的异常。java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。
对于这类异常，可以不作处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。
2.编译时异常
是指编译器要求必须处置的异常。即程序在运行时由于外界因素造成的一般性异常。编译器要求Java程序必须捕获或声明所有编译时异常。
对于这类异常，如果程序不处理，可能会带来意想不到的结果。
二、常见异常
java.lang.RuntimeException
ClassCastException
ArrayIndexOutOfBoundsException
NullPointerException
ArithmeticException
NumberFormatException
InputMismatchException
。。。
java.io.IOExeption
FileNotFoundException
EOFException
java.lang.ClassNotFoundException
java.lang.InterruptedException
java.io.FileNotFoundException
java.sql.SQLException
三、异常处理机制一：try-catch-finally
在编写程序时，经常要在可能出现错误的地方加上检测的代码，如进行x/y运算时，要检测分母为0，数据为空，输入的不是数据而是字符等。过多的if-else分支会导致程序的代码加长、臃肿，可读性差。因此采用异常处理机制。
import org.junit.Test;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
/**
* 一、异常的处理: 抓抛模型
* 过程一: “抛”, 程序在正常执行过程中，一旦出现异常，就会在异常代码处生成一个对应异常类的对象。并将此对象抛出。
* 一旦抛出对象以后，其后的代码就不再执行。
*
* 关于异常对象的产生（1）系统自动生成的异常对象
* （2）手动的生成一个异常对象，并抛出 throw
*
* 过程二: “抓”, 可以理解为异常的处理方式 （1）try-catch-finally （2）throws
*
*二、try-catch-finally
* try{
* // 可能出现异常的代码
* }catch(异常类型1 变量名1){
* // 处理异常的方式1
* }catch(异常类型2 变量名2){
* // 处理异常的方式2
* }
* ...
* finally{
* // 一定会执行的代码
* }
*
* 说明：
* （1）finally是可选的
* （2）使用try将可能出现异常代码包装起来，在执行过程中，一旦出现异常，就会生成一个对应异常类的对象，根据此对象的类型
* 去catch中进行匹配
* （3）一旦try中的异常匹配到某一个catch时，就进入catch中进行异常的处理，一旦处理完成，
* 就跳出当前的try-catch结构（没有写finally的情况），继续执行其后的代码
* （4）catch中的异常类型如果没有子父类关系，则谁声明在上，谁声明在下无所谓。
* catch中的异常类型满足子父类的关系，则要求子类一定声明在父类上面。否则报错。
* (5) 常用的异常对象处理的方式: one：String getMessage(); two：printStackTrace()
* (6) 在try结构中声明的变量，再出了try结构以后，就不能再被调用
* (7) try-catch-finally结构可以嵌套。
*
* 体会1：使用try-catch-finally处理编译时异常，使得程序在编译时就不再报错，但是运行时仍可能报错。
* 相当于我们使用try-catch-finally将一个编译时可能出现的异常，延迟到运行时出现。
* 体会2：开发中，由于运行时异常比较常见，所以我们通常就不针对运行时异常进行编写try-catch-finally了
* 针对于编译时异常，我们说一定要考虑异常的处理。
*/
public class TryCatchTest {
@Test
public void demo1(){
String str = "hello";
try {
Integer.parseInt(str);
System.out.println("转换结束...");
}catch (NumberFormatException e){
// System.err.println("出现数值转换异常: NumberFormatException");
//String getMessage();
String message = e.getMessage();
System.out.println(message); //For input string: "hello"
e.printStackTrace();
/*
java.lang.NumberFormatException: For input string: "hello"
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 com.notes._1Java基础编程._7异常处理._3异常的处理方式._3异常的处理方式.demo1(_3异常的处理方式.java:42)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
at org.junit.runners.model.FrameworkMethod$1.runReflectiveCall(FrameworkMethod.java:50)
at org.junit.internal.runners.model.ReflectiveCallable.run(ReflectiveCallable.java:12)
at org.junit.runners.model.FrameworkMethod.invokeExplosively(FrameworkMethod.java:47)
at org.junit.internal.runners.statements.InvokeMethod.evaluate(InvokeMethod.java:17)
at org.junit.runners.ParentRunner.runLeaf(ParentRunner.java:325)
at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:78)
at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:57)
at org.junit.runners.ParentRunner$3.run(ParentRunner.java:290)
at org.junit.runners.ParentRunner$1.schedule(ParentRunner.java:71)
at org.junit.runners.ParentRunner.runChildren(ParentRunner.java:288)
at org.junit.runners.ParentRunner.access$000(ParentRunner.java:58)
at org.junit.runners.ParentRunner$2.evaluate(ParentRunner.java:268)
at org.junit.runners.ParentRunner.run(ParentRunner.java:363)
at org.junit.runner.JUnitCore.run(JUnitCore.java:137)
at com.intellij.junit4.JUnit4IdeaTestRunner.startRunnerWithArgs(JUnit4IdeaTestRunner.java:68)
at com.intellij.rt.junit.IdeaTestRunner$Repeater.startRunnerWithArgs(IdeaTestRunner.java:33)
at com.intellij.rt.junit.JUnitStarter.prepareStreamsAndStart(JUnitStarter.java:230)
at com.intellij.rt.junit.JUnitStarter.main(JUnitStarter.java:58)
*/
}
// System.out.println("执行结束...");
}
@Test
public void demo2(){
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\附件\\file\\txt\\hello.txt");
int index = ' ';
while ((index = fis.read()) != -1){
System.out.print((char)index);
}
fis.close();
}catch (FileNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
import org.junit.Test;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
/**
* try-catch-finally的使用
* 1、finally是可选的
* 2、finally中声明的是一定会执行的代码。即使catch中又出现异常了、try中有return语句、catch中有return语句等情况。
* 3、像数据库连接、输入输出流、网络编程socket连接等资源，JVM是不能自动回收的，我们需要手动的进行资源的释放。此时资源的释放，就需要声明在finally中。
*
*/
public class FinallyTest {
@Test
public void demo1(){
try {
int a = 10 / 0;
System.out.println(a);
}catch (ArithmeticException e){
e.printStackTrace();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
System.out.println("执行结束");
}
}
//finally中声明的是一定会执行的代码。即使catch中又出现异常了、try中有return语句、catch中有return语句等情况。
@Test
public void demo2(){
int a = method();
System.out.println(a);
}
public int method(){
try {
int a = 10 / 0;
System.out.println(a);
return 1;
}catch (ArithmeticException e){
e.printStackTrace();
return 2;
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
return 3;
}finally {
System.out.println("执行结束");
// return 4;
}
}
//像数据库连接、输入输出流、网络编程socket连接等资源，JVM是不能自动回收的，我们需要手动的进行资源的释放。此时资源的释放，就需要声明在finally中。
@Test
public void demo3(){
FileInputStream fis = null;
try {
fis = new FileInputStream("hello.txt");
int index = ' ';
while ((index = fis.read()) != -1){
System.out.print((char)index);
}
}catch (FileNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}finally {
try {
if (fis != null){ //可能会报空指针异常
fis.close();
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}
1、Java异常处理
Java采用的异常处理机制，是将异常处理的程序代码集中在一起，与正常的程序代码分开，使得程序简洁、优雅，并易于维护。
2、Java异常处理的方式：
方式一：try-catch-finally
方式二：throws + 异常类型
Java提供的是异常处理的抓抛模型
Java程序的执行过程中如出现异常，会生成一个异常类对象，该异常对象将被提交给Java运行时系统，这个过程称为抛出(throw)异常
3、异常对象的生成
由虚拟机自动生成：程序运行过程中，虚拟机检测到程序发生了问题，如果在当前代码中没有找到相应的处理程序，就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并抛出 --> 自动抛出
由开发人员手动创建：Exception exception = new ClassCastException(); --> 创建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响，和创建一个普通对象一样
4、异常的抛出机制
为保证程序正常执行，代码必须对可能出现的异常进行处理。
如果一个方法内抛出异常，该异常对象会被抛给调用者方法中处理。如果异常没有在调用者方法中处理，它继续被抛给这个调用方法的上层方法。这个过程将一直继续下去，直到异常被处理。这一过程称为捕获(catch)异常。
如果一个异常回到main()方法，并且main()也不处理，则程序运行终止。
程序员通常只能处理Exception，而对Error无能为力。
异常处理是通过try-catch-finally语句实现的。
try{
...... //可能产生异常的代码
}
catch( ExceptionName1 e ){
...... //当产生ExceptionName1型异常时的处置措施
}
catch( ExceptionName2 e ){
...... //当产生ExceptionName2型异常时的处置措施
}
[ finally{
...... //无论是否发生异常，都无条件执行的语句
} ]
（1）try
捕获异常的第一步是用try{…}语句块选定捕获异常的范围，将可能出现异常的代码放在try语句块中
（2）catch (Exceptiontype e):
在catch语句块中是对异常对象进行处理的代码。每个try语句块可以伴随一个或多个catch语句，用于处理可能产生的不同类型的异常对象。
如果明确知道产生的是何种异常，可以用该异常类作为catch的参数；也可以用其父类作为catch的参数。
比如：可以用ArithmeticException类作为参数的地方，就可以用RuntimeException类作为参数，或者用所有异常的父类Exception类作为参数。
但不能是与ArithmeticException类无关的异常，如NullPointerException（catch中的语句将不会执行）。
捕获异常的有关信息：
getMessage() 获取异常信息，返回字符串
printStackTrace() 获取异常类名和异常信息，以及异常出现在程序中的位置。返回值void。
（3）finally
捕获异常的最后一步是通过finally语句为异常处理提供一个统一的出口，使得在控制流转到程序的其它部分以前，能够对程序的状态作统一的管理。
不论在try代码块中是否发生了异常事件，catch语句是否执行，catch语句是否有异常，catch语句中是否有return，finally块中的语句都会被执行。
finally语句和catch语句是任选的
5、举例
（1）
public class IndexOutExp {
public static void main(String[] args) {
String friends[] = {"lisa","bily","kessy"};
try{
for (int i = 0 ; i < 5 ; i++){
System.out.println(friends[i]);
}
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println("index err");
}
System.out.println("\nthis is the end");
}
}
（2）
public class DivideZero1 {
int x;
public static void main(String[] args) {
int y;
DivideZero1 c = new DivideZero1();
try {
y = 3 / c.x;
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("divide by zero error!");
}
System.out.println("program ends ok!");
}
}
6、练习
编写一个类ExceptionTest，在main方法中使用try、catch、finally，要求：
在try块中，编写被零除的代码。
在catch块中，捕获被零除所产生的异常，并且打印异常信息
在finally块中，打印一条语句。
7、体会
捕获和不捕获异常，程序的运行有什么不同。
体会try语句块中可能发生多个不同异常时的处理。
体会finally语句块的使用。
（1）不捕获异常时的情况
前面使用的异常都是RuntimeException类或是它的子类，这些类的异常的特点是：即使没有使用try和catch捕获，Java自己也能捕获，并且编译通过( 但运行时会发生异常使得程序运行终止 )。
如果抛出的异常是IOException等类型的非运行时异常，则必须捕获，否则编译错误。也就是说，我们必须处理编译时异常，将异常进行捕捉，转化为运行时异常。
（2）IOException异常处理举例
import java.io.*;
public class IOExp {
public static void main(String[] args) {
FileInputStream in = new FileInputStream("atguigushk.txt");
int b;
b = in.read();
while (b != -1) {
System.out.print((char) b);
b = in.read();
}
in.close();
}
}
import java.io.*;
public class IOExp {
public static void main(String[] args) {
FileInputStream in = new FileInputStream("atguigushk.txt");
int b;
b = in.read();
while (b != -1) {
System.out.print((char) b);
b = in.read();
}
in.close();
}
}
8、练习
捕获和处理IOException异常
编译、运行应用程序IOExp.java，体会Java语言中异常的捕获和处理机制。相关知识：FileInputStream类的成员方法read()的功能是每次从相应的(本地为ASCII码编码格式)文件中读取一个字节，并转换成0~255之间的int型整数返回，到达文件末尾时则返回-1。
四、异常处理机制二：throws
/**
* 异常的处理方式二: throws + 异常类型
*
* 1、"throws + 异常类型" 声明在方法的声明处。指明此方法执行时，可能会抛出的异常类型。
* 一旦当方法体执行时，出现异常，仍会在异常代码处生成一个异常类的对象，此对象满足throws后异常类型时，就会被抛出。
* 异常代码后续的代码，就不再执行。
*
* 2、体会：try-catch-finally 真正的将异常给处理掉了
* throws的方式只是将异常抛给了方法的调用者，并没有真正将异常处理掉。
*
* 3、开发中如何选择使用try-catch-finally 还是使用throws
* （1）如果父类被重写的方法没有用throws方式处理异常，则子类重写的方法也不能使用throws，意味着如果子类重写的方法中有异常，必须使用try-catch-finally方式处理。
* （2）执行的方法a中，先后又调用了另外的几个方法，这几个方法是递进关系执行的，我们建议这几个方法使用throws的方式进行处理，而执行的方法a可以考虑使用try-catch-finally方式进行处理。
*/
1、声明抛出异常是Java中处理异常的第二种方式
如果一个方法(中的语句执行时)可能生成某种异常，但是并不能确定如何处理这种异常，则此方法应显示地声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理，而由该方法的调用者负责处理。
在方法声明中用throws语句可以声明抛出异常的列表，throws后面的异常类型可以是方法中产生的异常类型，也可以是它的父类。
2、声明抛出异常举例
public void readFile(String file) throws FileNotFoundException {
……
// 读文件的操作可能产生FileNotFoundException类型的异常
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
……
}
import java.io.*;
public class ThrowsTest {
public static void main(String[] args) {
ThrowsTest t = new ThrowsTest();
try {
t.readFile();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void readFile() throws IOException {
FileInputStream in = new FileInputStream("atguigushk.txt");
int b;
b = in.read();
while (b != -1) {
System.out.print((char) b);
b = in.read();
}
in.close();
}
}
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
/**
* 子类重写方法抛出异常的类型，不大于父类被重写方法抛出异常的类型
*
* 如果子类重写方法抛出异常的类型，大于父类被重写方法抛出异常的类型，进行try-catch后，可能捕捉不到子类抛出的异常，程序会报错终止
*/
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
Animal1 animal1 = new Pig();
try{
animal1.method();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
class Animal1 {
public void method() throws IOException{
}
}
class Pig extends Animal1 {
@Override
public void method() throws FileNotFoundException{
}
}
重写方法不能抛出比被重写方法范围更大的异常类型。在多态的情况下，对methodA()方法的调用-异常的捕获按父类声明的异常处理
public class A {
public void methodA() throws IOException {
……
}
}
public class B1 extends A {
public void methodA() throws FileNotFoundException {
……
}
}
public class B2 extends A {
public void methodA() throws Exception { //报错
……
}
}
五、手动抛出异常：throw
public class ManualThrowsEx {
public static void main(String[] args) {
Student1 student1 = new Student1();
}
}
class Student1{
private int id;
public void register(int id) throws Exception{
if(id > 0){
this.id = id;
}else{
// System.out.println("输入的非法数据：" + id);
// 手动抛出异常对象
// throw new RuntimeExceptiom("输入的数据非法 id:" + id);//运行时异常
throw new Exception("输入的数据非法 id：" + id);
}
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"id=" + id +
'}';
}
}
/*
toString()方法
toString()方法在Object类里定义的，其返回值类型为String类型，返回类名和它的引用地址
在进行String类与其他类型的连接操作时，自动调用toString()方法，demo如下：
Date now = new Date();
System.out.println("now = " + now);//相当于下一行代码
System.out.println("now = " + now.toString());
*/
Java异常类对象除在程序执行过程中出现异常时由系统自动生成并抛出，也可根据需要使用人工创建并抛出。
首先要生成异常类对象，然后通过throw语句实现抛出操作(提交给Java运行环境)。
IOException e = new IOException();
throw e;
可以抛出的异常必须是Throwable或其子类的实例。下面的语句在编译时将会产生语法错误：
throw new String("want to throw");
六、用户自定义异常类
/**
* 如何自定义异常类
* 1、继承于现有的异常结构：RuntimeException、Exception
* 2、提共全局常量：serialVersionUID
* 3、提供重载的构造器
*/
public class MyException extends Exception{
static final long serialVersionUID = -3387516993124229948L;
public MyException() {
}
public MyException(String message) {
super(message);
}
}
public class StudentTest{
public static void main(String[] args) {
Student student = new Student();
try {
student.register(-10001);
} catch (Exception e) {
System.err.println(e.getMessage());
}
}
}
class Student {
private int id;
public void register(int id) throws Exception {
if (id > 0){
this.id = id;
}else {
// System.out.println("输入的数据非法: " + id);
//手动抛出异常对象
// throw new RuntimeException("输入的数据非法 id: " + id); //运行时异常
throw new MyException("输入的数据非法 id: " + id);
}
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"id=" + id +
'}';
}
}
1、自定义异常类的注意点
- 一般地，用户自定义异常类都是RuntimeException的子类。
- 自定义异常类通常需要编写几个重载的构造器。
- 自定义异常需要提供serialVersionUID
- 自定义的异常通过throw抛出。
- 自定义异常最重要的是异常类的名字，当异常出现时，可以根据名字判断异常类型。
用户自定义异常类MyException，用于描述数据取值范围错误信息。用户自己的异常类必须继承现有的异常类。
class MyException extends Exception {
static final long serialVersionUID = 13465653435L;
private int idnumber;
public MyException(String message, int id) {
super(message);
this.idnumber = id;
}
public int getId() {
return idnumber;
}
}
class MyException extends Exception {
static final long serialVersionUID = 13465653435L;
private int idnumber;
public MyException(String message, int id) {
super(message);
this.idnumber = id;
}
public int getId() {
return idnumber;
}
}
练习
（1）
（2）
七、总结：异常处理5个关键字
浙公网安备 33010602011771号