Java 最全異常講解

1. 導引問題

實際工作中，遇到的情況不可能是非常完美的。比如：你寫的某個模塊，用戶輸入不一定符合你的要求、你的程序要打開某個文件，這個文件可能不存在或者文件格式不對，你要讀取數據庫的數據，數據可能是空的等。我們的程序再跑着，內存或硬盤可能滿了。等等。

軟件程序在運行過程中，非常可能遇到剛剛提到的這些異常問題，我們叫異常，英文是：Exception，意思是例外。這些，例外情況，或者叫異常，怎麼讓我們寫的程序做出合理的處理。而不至於程序崩潰。

1.1 常見的錯誤：

用戶輸入錯誤
設備錯誤。硬件問題，比如打印機關掉、服務器問題
物理限制。磁盤滿了
代碼限制。數組下標越界等

設計良好的程序應該在異常發生時提供處理這些錯誤的方法，使得程序不會因爲異常的發生而終斷或產生不可預見的結果。

如果沒有異常處理機制，那麼：

1.2 兩個壞處：

1．邏輯代碼和錯誤處理代碼放一起！

2．程序員本身需要考慮的例外情況較複雜，對程序員本身要求較高！

異常機制就是當程序出現錯誤，程序如何安全退出的機制。

2. 異常（Exception）的概念

Java 如何處理異常？

第一個異常示例和解析：

public static void main(String[]args){
    int i=1/0;
}
執行上述代碼的異常信息如下：
Exception in thread"main"java.lang.ArithmeticException:/by zero at chuji.BubbleSort.main(BubbleSort.java:11)

Java 是採用面向對象的方式來處理異常的。

3. 處理過程

拋出異常：在執行一個方法時，如果發生異常，則這個方法生成代表該異常的一個對象，停止當前執行路徑，並把異常對象提交給 JRE。

捕獲異常：JRE 得到該異常後，尋找相應的代碼來處理該異常。JRE 在方法的調用棧中查找，從生成異常的方法開始回溯，直到找到相應的異常處理代碼爲止。

4. 異常分類

JDK 中定義了很多異常類，這些類對應了各種各樣可能出現的異常事件，所有異常對象都是派生於 Throwable 類的一個實例。如果內置的異常類不能夠滿足需要，還可以創建自己的異常類。

異常類之間的關係圖

圖引用鏈接：https://www.cnblogs.com/hwaggLee/p/4509038.html

4.2 Error

Error 類層次描述了 Java 運行時系統內部錯誤和資源耗盡錯誤。這類錯誤是我們無法控制的，同時也是非常罕見的錯誤。所以在編程中，不去處理這類錯誤。

Error 表明系統 JVM 已經處於不可恢復的崩潰狀態中。我們不需要管他。

打開 JDK 的：java.lang.error，查看他的所有子類。

4.3 Exception

所有異常類的父類，其子類對應了各種各樣可能出現的異常事件。

4.4 Error 和 Exception 的區別

我開着車走在路上，一頭豬衝在路中間，我剎車。這叫一個異常。

我開着車在路上，發動機壞了，我停車，這叫錯誤。系統處於不可恢復的崩潰狀態。發動機什麼時候壞？我們普通司機能管嗎？不能。發動機什麼時候壞是汽車廠發動機製造商的事。

4.4.1 Runtime Exception

出現 RuntimeException 就一定是你的問題，可以不捕獲，因爲小心點這些異常是可以避免的。派生於RuntimeException 的異常。是一類特殊的異常，如被 0 除、數組下標超範圍等，其產生比較頻繁，處理麻煩，如果顯式的聲明或捕獲將會對程序可讀性和運行效率影響很大。因此由系統自動檢測並將它們交給缺省的異常處理程序（用戶可不必對其處理）。這類異常通常是由編程錯誤導致的，因爲只有小心點，這些異常都是可以避免的，所以在編寫程序時，並不要求必須使用異常處理機制來處理這類異常,所有這類異常都繼承自java.lang.RuntimeException。

常見的運行時異常有：

ArithmeticException

如試圖除以0
NullPointerException

當程序訪問一個空對象的成員變量或方法，訪問一個空數組的成員時發生
ClassCastException

發生多態後，如果強制轉化的並不是父類的子類時發生。編譯的時候可以通過，因爲編譯的時候並不會檢查類型轉化的問題
ArrayIndexOutOfBoundsException

訪問的元素下表超過數組長度
NumberFormatException

數字格式異常！

心得：

大家平時在遇到 NullPointerException，也就是空指針的問題時，不要只記得百度，應該從報錯的地方去分析自己的代碼，因爲空指針其實是你的代碼寫的不嚴謹造成的。空指針解決方案：Debug，看你對應的值是否爲 null。

4.4.2 Checked Exception

所有不是 Runtime Exception 的異常，統稱爲 Checked Exception，又被稱爲“已檢查異常”。這類異常的產生不是程序本身的問題，通常由外界因素造成的。爲了預防這些異常產生時，造成程序的中斷或得到不正確的結果，Java 要求編寫可能產生這類異常的程序代碼時，一定要去做異常的處理。

編譯器將檢查是否爲所有已檢查異常提供異常處理。

這一類異常，我們必須捕獲進行處理。

Java 語言將派生於 RuntimeException 類或 Error 類的所有異常稱爲“未檢查異常”。

5. 異常的處理辦法之一：捕獲異常

5.1 try

try 語句指定了一段代碼，該段代碼就是一次捕獲並處理的範圍。在執行過程中，當任意一條語句產生異常時，就會跳過該段中後面的代碼。代碼中可能會產生並拋出一種或幾種類型的異常對象，它後面的catch語句要分別對這些異常做相應的處理

一個 try 語句必須帶有至少一個 catch 語句塊或一個 finally 語句塊。

注：當異常處理的代碼執行結束以後，是不會回到try語句去執行尚未執行的代碼。

5.2 catch

1、每個 try 語句塊可以伴隨一個或多個 catch 語句，用於處理可能產生的不同類型的異常對象。

2.、常用方法：

toString ( )方法，顯示異常的類名和產生異常的原因
getMessage( ) 方法，只顯示產生異常的原因，但不顯示類名。
printStackTrace( ) 方法，用來跟蹤異常事件發生時堆棧的內容。

這些方法均繼承自 Throwable 類

3、catch 捕獲異常時的捕獲順序：

如果異常類之間有繼承關係，在順序安排上需注意。越是頂層的類（父類），越放在下面。再不然就直接把多餘的catch 省略掉。

5.3 finally

有些語句，不管是否發生了異常，都必須要執行，那麼就可以把這樣的語句放到finally 語句塊中。

通常在 finally 中關閉程序塊已打開的資源，比如：文件流、釋放數據庫連接等。

5.4 典型代碼

public class TestException {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader reader = null;
        try {
            reader = new FileReader("d:/a.txt");
            char temp = (char) reader.read();
            System.out.println("讀出的內容：" + temp);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("文件沒有找到！！");
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("文件讀取錯誤！");
        } finally {
            System.out.println(" 不管有沒有異常，我肯定會被執行！");
            try {
                reader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

5.5 try, catch,finally ,return 執行順序

執行順序：

1．執行 try，catch ，給返回值賦值

2．執行finally

3．return

6. 異常的處理辦法之二：聲明異常(throws 子句)

當 Checked Exception 產生時，不一定立刻處理它，可以再把異常 Throws 出去。

在方法中使用 try-chatch-finally 由這個方法處理異常。在一些情況下，當前方法並不需要處理髮生的異常，而是向上傳遞給調用它的方法處理。

如果一個方法中可能產生某種異常，但是並不能確定如何處理這種異常，則應根據異常規範在方法的首部聲明該方法可能拋出的異常。

如果一個方法拋出多個已檢查異常，就必須在方法的首部列出所有的異常，之間以逗號隔開。

6.1 典型代碼

public class FileTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            readFile("d:/a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("所需要的文件不存在！");
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("文件讀寫出錯誤！");
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void readFile(String fileName) throws IOException {
        FileReader in = new FileReader(fileName);
        try {
            int tem = 0;
            tem = in.read();
            while (tem != -1) {
                System.out.println((char) tem);
                tem = in.read();
            }
        } finally {
            in.close();
        }
    }
}

6.2 方法重寫中聲明異常原則

子類聲明的異常範圍不能超過父類聲明的範圍。包含如下意思：

父類沒有聲明異常，子類也不能；
不可拋出原有方法拋出異常類的父類或上層類
拋出的異常類型的數目不可以比原有的方法拋出的還多（不是指個數）

7. 異常的處理辦法之三：手動拋出異常(throw子句)

Java 異常類對象除在程序執行過程中出現異常時由系統自動生成並拋出，也可根據需要手工創建並拋出。

在捕獲一個異常前，必須有一段代碼先生成異常對象並把它拋出。這個過程我們可以手工做，也可以由 JRE 來實現，但是他們調用的都是 throw 子句。

對於一個已經存在的異常類，拋出該類異常對象過程如下：

找到一個合適的異常類。
創建一個該類的對象。
將對象拋出

File f=new File("c:/tt.txt");
if(!f.exists()){
    try{
        throw new FileNotFoundException("File can't be found!");
    }catch(FileNotFoundException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

8. 自定義異常

在程序中，可能會遇到任何標準異常類都沒有充分的描述清楚的問題，這種情況下可以創建自己的異常類。

怎麼做：

從 Exception 類或者它的子類派生一個子類即可

習慣上，定義的類應該包含 2 個構造器：一個是默認的構造器，另一個是帶有詳細信息的構造器。

典型代碼

class IllegalAgeException extends Exception {
    public IllegalAgeException() {
    }

    public IllegalAgeException(String msg) {
        super(msg);
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(int age) {
        if (age < 0) throw new IllegalAgeException("人的年齡不應該爲負數");
        this.age = age;
    }

    public String toString() {
        return "name is " + name + " and age is " + age;
    }
}

public class MyExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person();
        try {
            p.setName("Lincoln");
            p.setAge(-1);
        } catch (IllegalAgeException e) {
            e.printStackTrace();
            System.exit(-1);
        }
        System.out.println(p);
    }
}

9. 使用異常機制建議

要避免使用異常處理代替錯誤處理，這樣會降低程序的清晰性，並且效率低下( Java 是採用面向對象的方式來處理異常的，所以也是會有一定的開銷)
只在異常情況下使用異常機制
不要進行小粒度的異常處理---應該將整個任務儘可能包裝在一個 Try 語句塊中
異常往往在低層拋出，高層處理(捕獲)

10. 總結

一個圖
五個關鍵字（try, catch, finally, throws, throw）
先逮小的（子類），再逮大的（父類）
異常和重寫的關係
自定義異常

現在的喜歡，其實不是真正的喜歡，只是因爲不瞭解而已，真正的喜歡，是建立在非常瞭解的基礎上。瞭解 java 基礎，喜歡上編程，不再迷茫。

喜歡文章的話可以掃描關注微信公衆號

搜索微信公衆號：Java知其所以然，可免費領取某課、Java 後端面經等資源，還有統一環境（教你怎麼配置一套開發環境）視頻領取。