Java異常機制

異常指不期而至的各種狀況,如:文件找不到、網絡連接失敗、非法參數等。異常是一個事件,它發生在程序運行期間,干擾了正常的指令流程。Java通 過API中Throwable類的衆多子類描述各種不同的異常。因而,Java異常都是對象,是Throwable子類的實例,描述了出現在一段編碼中的 錯誤條件。當條件生成時,錯誤將引發異常。
一、相關知識
1、在 Java 中,所有的異常都有一個共同的祖先 Throwable(可拋出)。Throwable 指定代碼中可用異常傳播機制通過 Java 應用程序傳輸的任何問題的共性。
Throwable: 有兩個重要的子類:Exception(異常)和 Error(錯誤),二者都是 Java 異常處理的重要子類,各自都包含大量子類。
Error(錯誤):是程序無法處理的錯誤,表示運行應用程序中較嚴重問題。大多數錯誤與代碼編寫者執行的操作無關,而表示代碼運行時 JVM(Java 虛擬機)出現的問題。例如,Java虛擬機運行錯誤(Virtual MachineError),當 JVM 不再有繼續執行操作所需的內存資源時,將出現 OutOfMemoryError。這些異常發生時,Java虛擬機(JVM)一般會選擇線程終止。這些錯誤表示故障發生於虛擬機自身、或者發生在虛擬機試圖執行應用時,如Java虛擬機運行錯誤(Virtual MachineError)、類定義錯誤(NoClassDefFoundError)等。這些錯誤是不可查的,因爲它們在應用程序的控制和處理能力之 外,而且絕大多數是程序運行時不允許出現的狀況。對於設計合理的應用程序來說,即使確實發生了錯誤,本質上也不應該試圖去處理它所引起的異常狀況。在 Java中,錯誤通過Error的子類描述。
Exception(異常):是程序本身可以處理的異常。Exception 類有一個重要的子類 RuntimeException。RuntimeException 類及其子類表示“JVM 常用操作”引發的錯誤。例如,若試圖使用空值對象引用、除數爲零或數組越界,則分別引發運行時異常(NullPointerException、ArithmeticException)和 ArrayIndexOutOfBoundException。
注意:異常和錯誤的區別:異常能被程序本身可以處理,錯誤是無法處理。
2、通常,Java的異常(包括Exception和Error)分爲可查的異常(checked exceptions)和不可查的異常(unchecked exceptions)。
可查異常(編譯器要求必須處置的異常):正確的程序在運行中,很容易出現的、情理可容的異常狀況。可查異常雖然是異常狀況,但在一定程度上它的發生是可以預計的,而且一旦發生這種異常狀況,就必須採取某種方式進行處理。除了RuntimeException及其子類以外,其他的Exception類及其子類都屬於可查異常。這種異常的特點是Java編譯器會檢查它,也就是說,當程序中可能出現這類異常,要麼用try-catch語句捕獲它,要麼用throws子句聲明拋出它,否則編譯不會通過。
不可查異常(編譯器不要求強制處置的異常):包括運行時異常(RuntimeException與其子類)和錯誤(Error)。
3、Exception 這種異常分兩大類運行時異常和非運行時異常(編譯異常)。程序中應當儘可能去處理這些異常。
運行時異常:都是RuntimeException類及其子類異常,如NullPointerException(空指針異常)、IndexOutOfBoundsException(下標越界異常)等,這些異常是不檢查異常,程序中可以選擇捕獲處理,也可以不處理。這些異常一般是由程序邏輯錯誤引起的,程序應該從邏輯角度儘可能避免這類異常的發生。運行時異常的特點是Java編譯器不會檢查它,也就是說,當程序中可能出現這類異常,即使沒有用try-catch語句捕獲它,也沒有用throws子句聲明拋出它,也會編譯通過。
非運行時異常 (編譯異常):是RuntimeException以外的異常,類型上都屬於Exception類及其子類。從程序語法角度講是必須進行處理的異常,如果不處理,程序就不能編譯通過。如IOException、SQLException等以及用戶自定義的Exception異常,一般情況下不自定義檢查異常。
二、處理機制
在 Java 應用程序中,異常處理機制爲:拋出異常,捕捉異常。
拋出異常:當一個方法出現錯誤引發異常時,方法創建異常對象並交付運行時系統,異常對象中包含了異常類型和異常出現時的程序狀態等異常信息。運行時系統負責尋找處置異常的代碼並執行。
捕獲異常:在方法拋出異常之後,運行時系統將轉爲尋找合適的異常處理器(exception handler)。潛在的異常處理器是異常發生時依次存留在調用棧中的方法的集合。當異常處理器所能處理的異常類型與方法拋出的異常類型相符時,即爲合適 的異常處理器。運行時系統從發生異常的方法開始,依次回查調用棧中的方法,直至找到含有合適異常處理器的方法並執行。當運行時系統遍歷調用棧而未找到合適 的異常處理器,則運行時系統終止。同時,意味着Java程序的終止。
對於運行時異常、錯誤或可查異常,Java技術所要求的異常處理方式有所不同。
由於運行時異常的不可查性,爲了更合理、更容易地實現應用程序,Java規定,運行時異常將由Java運行時系統自動拋出,允許應用程序忽略運行時異常。
對於方法運行中可能出現的Error,當運行方法不欲捕捉時,Java允許該方法不做任何拋出聲明。因爲,大多數Error異常屬於永遠不能被允許發生的狀況,也屬於合理的應用程序不該捕捉的異常。
對於所有的可查異常,Java規定:一個方法必須捕捉,或者聲明拋出方法之外。也就是說,當一個方法選擇不捕捉可查異常時,它必須聲明將拋出異常。
能夠捕捉異常的方法,需要提供相符類型的異常處理器。所捕捉的異常,可能是由於自身語句所引發並拋出的異常,也可能是由某個調用的方法或者Java運行時 系統等拋出的異常。也就是說,一個方法所能捕捉的異常,一定是Java代碼在某處所拋出的異常。簡單地說,異常總是先被拋出,後被捕捉的。
任何Java代碼都可以拋出異常,如:自己編寫的代碼、來自Java開發環境包中代碼,或者Java運行時系統。無論是誰,都可以通過Java的throw語句拋出異常。
從方法中拋出的任何異常都必須使用throws子句。
捕捉異常通過try-catch語句或者try-catch-finally語句實現。
總體來說,Java規定:對於可查異常必須捕捉、或者聲明拋出。允許忽略不可查的RuntimeException和Error。
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