07_异常机制

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，你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：错误不是异常，而是脱离程序员控制的问题。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，它们在编译也检查不到的。

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。如下图：

  

• 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OutOfMemoryError。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(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RuntimeException(运行时异常)
    • ArraylndexOutOfBoundsException（数组下标越界）
    • NullPointerException（空指针异常）
    • ArithmeticException（算术异常）
    • MissingResourceException（丢失资源）
    • ClassNotFoundException（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、异常处理机制

• 抛出异常

• 捕获异常

• 异常处理五个关键字

  • try、catch、finally、throw、throws

• 示例代码1（try...catch...）

  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捕获异常
          System.out.println("程序出现异常，变量b不能为0");
      } finally {    //处理善后工作
          System.out.println("finally");
      }
  }
  

  输出结果：

  程序出现异常，变量b不能为0
  finally
  

  catch可以写多层，异常从小到大

  finally可以不写，一般用于关闭一些资源，比如IO，使用完后要关闭

• IDEA中可以使用Ctrl + Alt + T 快捷键给一段代码包裹上try...catch

• 示例代码2（throw）

  public class Test {
      public static void main(String[] args) {
          new Test().test(1, 0);
      }
  
      public void test(int a, int b) {
          if (b == 0) {
              throw new ArithmeticException();  //主动抛出异常，一般在方法中使用
          }
          System.out.println(a / b);
      }
  }
  

  输出结果：

  Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException
  

• 示例代码3（throws）

  public class Test {
      public static void main(String[] args) {
          try {
              new Test().test(1, 0);
          } catch (ArithmeticException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
  
      //如果这个方法中处理不了这个异常，可以向上抛出异常
      public void test(int a, int b) throws ArithmeticException {
          if (b == 0) {
              throw new ArithmeticException();
          }
          System.out.println(a / b);
      }
  }
  

  输出结果：

  java.lang.ArithmeticException
  

4、自定义异常

• 使用Java内置的异常类可以描述在编程时出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关键字指明要抛出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。

• 示例代码

  public class MyException extends Exception {
  
      private int detail;
  
      public MyException(int detail) {
          this.detail = detail;
      }
  
      @Override
      public String toString() {
          return "MyException{detail=" + detail + "}";
      }
  }
  
  public class Test {
      public static void main(String[] args) {
          try {
              test(11);
          } catch (MyException e) {
              System.out.println("MyException=>" + e);
          }
      }
  
      static void test(int a) throws MyException {
          System.out.println("传递的参数为：" + a);
          //如果输入的值大于10，则抛出异常
          if(a > 10) {
              throw new MyException(a);
          }
          System.out.println("OK");
      }
  }
  

  输出结果：

  传递的参数为：11
  MyException=>MyException{detail=11}
  

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
• 在多重catch块后面，可以加一个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
• 尽量去处理异常，切忌只是简单地调用printStackTrace()去打印输出
• 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