【Java异常处理】6-2 抛出和捕获异常

§6-2 抛出和捕获异常

本节内容将介绍如何处理异常。

§6-2 抛出和捕获异常

6-2.1 处理异常的方式

在 Java 中，处理异常的方式有以下三种：

JVM 默认处理方式：将异常名称、异常原因、一场出现的代码行等信息打印到控制台上，并结束程序；
产生异常的方法内部自行处理；
交由调用者处理，向调用者抛出异常；

6-2.2 使用 `try`, `catch`, `finally` 环绕自行处理异常

若使用 JVM 的默认异常处理方式，程序会在异常代码处终止运行。在可能抛出异常的语句使用 try-catch 语句环绕，可让程序继续运行。若调用一个可能会抛出异常的方法，在调用语句使用该语句块环绕也可以防止程序终止运行。

语法：

try {
    //保护代码块，监控区域
} catch (ExceptionType e1) {
    //捕获区域
} catch (ExceptionType e2) {
    //捕获区域，可进行多重捕获
} finally {
    //无论是否发生异常，finally代码块中的代码都会被执行，可选
    //可以运行善后性质的语句，例如用于关闭流
}

注意：

try 后面不能既没有 catch 也没有 finally；
catch 不能独立于 try 而存在；
try，catch 和 finally 间不能夹有其他代码。

示例：在主方法中：

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 0;
    
    //使用try catch环绕，在IDEA中可选中代码，按下组合键Ctrl + Alt + T选择，自动生成代码块
    try {
        //监控区域
        System.out.println(a/b);
    } catch (ArithmeticException e) {
        //捕获区域
        System.out.println("被除数不能为0");
        e.printStackTrace();	//打印异常信息
        System.exit(1);			//终止程序，通常以非零数表示非正常终止
    } finally {
        System.out.println("Finally");
    }
}

其中 catch 后的参数为所捕获的异常类型，若明确已知抛出的异常类型，可以填上具体的异常类型，否则，可填 Exception（捕获异常）、Error（捕获错误）、Throwable（前面二者的超类），随后跟着一个变量，在这一例子中，变量为 e。

运行，得到

被除数不能为0
java.lang.ArithmeticException: / by zero
	at com.oop.exception.Test.main(Test.java:11)
	
进程已结束，退出代码1

至此，程序非正常终止。

多重捕获：

但是，程序运行时产生的往往可能不止一种错误，catch 语句允许类似于 if else 结构一样，进行多重捕获。其捕获的顺序是自上而下，直至遇到第一个匹配的异常或者通过所有的捕获块。因此，建议将高级异常写在后面，防止被提前捕获，并捕获可能遗漏的异常。

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {};	//长度为零的数组
    try {
        System.out.println(getMax(arr));
    } catch (NullPointerException e) {
        System.out.println("空指针异常");
    } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
        System.out.println("数组长度为零。")
    }
}

public static int getMax(int[] arr) {
    //throw 关键字在下文介绍，此处可先简单理解为产生异常并结束运行该方法
    if (arr == null) {
        //若数组为空
        throw new NullPointerException();
    }
    if (arr.length == 0) {
        //数组长度为零
		throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(0);
    }
    
    int max = arr[0];
    for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
        if (arr[i] > max)
            max = arr[i];
    }
    
    return max;
}

运行得到

被除数不能为0

进程已结束,退出代码0

另外，也可以使用一个 catch 块捕获多个异常，只需要在不同的异常间使用 | 分隔开即可，只要 try 语句块中生成的异常对象能够被其中一个异常捕获，则该 catch 块就会执行。例如：

int[] arr = {1,2,3,4,5};
try {
    System.out.println(arr[5]);
    System.out.println(2/0);	//由于上一句已经抛出异常，这一句（及其后的）会被短路
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e | ArithmeticException e) {
    System.out.println("抛出异常");
}

运行过程：

若 try 代码块中的代码没有产生问题，则其中代码全部执行，catch 块不会执行（有且仅有抛出异常且被捕获才会执行）；
当 try 代码块中的代码出现了异常，会创建对应异常的对象，try 出现异常语句之后的所有语句将会逃过；
如果 try 可能会出现多个问题，则应当用多个 catch 多重捕获；
随后，该异常对象会以顺序结构逐个与 catch 中的异常做对比，看看其括号中的变量能否接收这个异常对象；
若找不到可以接收的异常，则会将异常交由 JVM 默认处理；
若能接收，则该异常被捕获，执行该捕获块中的代码，其后的捕获块将会被忽略；
捕获的异常若具有继承关系，父类异常一定要位于后面（次序靠后）；
当所有代码执行完毕，执行 finally 块中代码（如果有的话），随后执行 try-catch 语句块后的代码；

6-2.3 异常中的常见方法

整个异常处理框架最顶级的超类是 Throwable，该类提供了一些异常的处理方法。

常用方法：

方法	描述
`String getMessage()`	返回此 `Throwable` 的细节信息
`String toString()`	返回此 `Throwable` 的简要描述
`void printStackTrace()`	将此 `Throwable` 及其回溯打印到标准错误流

注意：

"回溯" 英文原文为 backtrace，实际上呈现的是方法调用关系的一个功能；
一般而言，不建议处理异常时，仅仅简单地将错误信息打印到控制台上；
getMessage() 返回的是异常的细节信息，例如索引越界 Index x out of bounds for length l；
toString() 返回的是异常名称 + 细节信息；
printStackTrace() 用红色的字体在控制台中输出错误信息，该方法更常用，含有更多信息。

6-2.4 `throw` 和 `throws` 抛出异常

try-catch 一般用于方法调用处，防止程序终止运行。throw 和 throws 关键字都是用于方法，效果都是向方法调用者抛出异常，但二者具有一些区别。

**throw **：throw 关键字写在方法内，用于结束方法，并手动抛出异常对象，交给调用者。抛出对象后，方法下面的代码将不再执行。

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

在主方法中调用该方法，得到

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException
	at com.oop.exception.Test.test(Test.java:29)
	at com.oop.exception.Test.main(Test.java:23)

可以在方法内在 throw 字段使用 try-catch 环绕处理异常。

throws：写在方法签名处，用于声明异常，告诉调用者，调用本方法可能会抛出什么异常。

public void test(int a, int b) throws ArimeticException {
    System.out.println(a/b);
}

此时，在调用该方法时，需要用 try-catch 环绕：

try {
    test(1,0);
} catch (Exception e) {
    System.out.println("被除数不能为0");
}

运行，得到

被除数不能为0

进程已结束,退出代码0

一个方法也可以抛出多个异常，只需要在不同的异常之间用 , 分隔即可。

这种方法可以向调用者告知底层执行情况，让调用者处理异常。

注意：throws 位于方法的签名，若为编译时异常，则必须要写，运行时异常可以不写。

回顾：在面向对象的章节中，曾有讲过实现 Cloneable 接口重写 clone() 方法的复制对象方法。这时，重写方法必须要向外抛出 CloneNotSupportedException 异常。

6-2.5 `assert` 断言关键字

断言是一种在开发中常用的技术手段，用于判断程序执行所需要的条件是否满足。

用法：

assert expression : "Error message(Optional, but recommended)";

执行时，会首先计算布尔表达式 expression 的值，若为 true，程序继续正常执行。若为 false，则抛出错误 AssertionEror，并附带所给的 Error message，程序中止执行。

所抛出的 AssertionError 是错误，该错误不能够被 try-catch 语句块捕获。

assert 关键字常用于开发和测试环境中的预警处理，例如用于检查条件是否满足、捕获非法情况（并非错误情况）、确认方法参数。这样做可在开发和测试阶段定位和检查程序潜在的错误，提高程序健壮性、代码可读性和可维护性。但在实际生产工作环境中，应当极力避免断言失败而导致程序的异常退出或中断。因此，JVM 在默认情况下禁用断言。

若要启用断言，可在启动程序时在命令行中添加参数 -enableassertions 或其简称 -ea 启用断言。若要禁用断言，可添加参数 -disableassertions 或其简称 -da 以禁用断言。

使用建议：

仅在开发和测试环境中启用断言以检查潜在错误，使用断言时应当提供清晰、易读的错误信息；
不要滥用断言，断言会在条件不满足时强制抛出错误并终止程序；
每一句断言只检查一个条件，这样更直观地判断失败条件；
不要在断言中使用改变环境的语句，一旦条件不满足，改变环境的语句可能不会执行；
断言应当与后面的语句空出一行，形成逻辑和视觉上的一致感；

工作流程：

编译器阶段：编译时，编译器会通过检查 assert 语句的语法和语义生成相应的字节码指令。若表达式为 true，则生成一条空指令 nop；否则抛出错误 AssertionError；
运行时阶段：当程序执行到 assert 语句时，若条件表达式为 true，则跳过该语句，程序继续正常执行；否则，生成一条带有给定错误信息的 AssertionError 并抛出。该错误是一个严重错误，且无法用 try-catch 捕获，程序会终止执行。

6-2.6 参考链接

Java 断言 assert 你真的会用嘛？ - 掘金 (juejin.cn)

断言(assert)的用法 - thisway_diy - 博客园 (cnblogs.com)

posted @ 2023-07-14 21:58 Zebt 阅读(287) 评论(0) 收藏举报

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