【Java語言基礎】異常處理機制

異常處理的基礎知識

即使是有經驗的程序員，也難免出現編程錯誤。

編程錯誤分類

1. 編譯錯誤（compilation error）
   1. 原因：沒有遵循語言的規則
   2. 解決方法：由編譯程序檢查發現
2. 邏輯錯誤（logic error）
   1. 原因：程序沒有按照預期的方案執行
   2. 解決方法：利用調試技巧可以解決此類錯誤
3. 運行時錯誤（runtime error）
   1. 原因：在程序運行過程中，出現了不可能執行的操作
   2. 解決方法：異常處理

運行時錯誤（runtime error）

在程序運行時出現一些非正常的現象被稱爲運行時錯誤，如除數爲0，數組下標越界，文件不存在，內存不夠用等等0

分類：根據錯誤性質將運行時錯誤分爲兩類

• 致命性的錯誤
  例：程序進入了死循環，遞歸無法結束，內存溢出等，這些運行錯誤是致命性的錯誤，只能在編程階段解決，運行時程序本身無法解決，只能依靠其他程序干預，否則會一直處於非正常狀態。
  錯誤處理一般由系統承擔，語言本身不提供錯誤處理機制。
• 非致命性的異常
  例：除數爲0，操作數超出數據範圍，文件並不存在，欲裝入的類文件丟失，網絡連接中斷等，這類現象稱爲非致命性的異常。
  是可以檢測和處理的，所以產生了相應的異常處理機制。

異常處理的類層次

Java中預定義了很多異常類，每個異常類代表一種運行錯誤

• Error：災難性故障，由Java虛擬機生成並拋出給系統。通常，Java程序不對錯誤進行處理。
• Exception：是用戶程序能夠捕捉到的“異常”情況，由Java程序拋出和處理。

常用的Exception類的子類：

異常類	描述
NullPointerException	空指針異常
ArrayIndexOutOfBoundsException	數組越界訪問異常
ClassNotFoundException	試圖訪問一個根本不存在的類
IOException	輸入/輸出異常
NumberFormatException	錯誤的類型轉換異常
ArrayStoreException	當向數組存入錯誤類型數據時
ArithmeticException	除數爲0的算數異常

未被捕獲“異常”

“異常”對象是Java運行時堆某些“異常”情況作出反應而產生的。如果不處理“異常”會有什麼樣的情況發生？

public class _519test {
    public static void main(String[] args) {
    	//當執行到該語句時，系統檢測到被0除，構造一個“異常”對象來發異
        int a = 4 / 0;
    }
}

程序沒有提供任何處理異常的異常處理程序，所以該異常被Java運行時系統的默認處理程序捕獲，顯示一個描述異常的字符串，打印異常發生出的堆棧軌跡並且終止程序。

異常處理機制

Java提供了異常處理機制，通過面向對象的方法來處理異常。

• 在程序運行的過程中，如果發生了異常，則該程序（或虛擬機）生成一個代表該異常類的對象（包含該異常的詳細信息），並把交給運行時系統；
• 運行時系統從生成對象的代碼開始，沿方法的調用棧逐層回溯查找，直到找到包含相對應處理代碼的方法，並把異常對象交給該方法，來處理這一異常。

異常捕獲

1. 發現異常的代碼“拋出”異常
2. 運行時系統“捕獲”異常
3. 由程序員編寫的相應代碼“處理”異常

使用方法

使用try-catch-finally語句捕獲和處理異常
格式：

try{
	//可能產生異常的語句
}
catch(異常類 變量){
	//異常處理代碼
}
[finally{
	//必須執行的代碼，可有可無
}]

try語句塊

• 將程序只能可能出現異常的代碼放入try塊中。
• 當try塊中有語句引發異常時，系統將不再執行try塊中未執行的語句，而執行匹配的catch塊。
• 如果try塊中沒有語句引發異常，則程序執行完try塊中的語句後不執行catch塊中的，即跳過catch語句，繼續執行後面的程序。

catch塊

• 每個try語句後面必須伴隨一個或多個catch語句，用於捕捉try語句塊所產生的異常並作相應的處理。
• catch自居的目標是解決“異常”情況，並像沒有出錯一樣繼續運行。
  例如：

try{
	int a = 4 / 0;
}catch(ArithmeticException e){
	System.out.println(e.toString());
}

注意：
一個try和它的catch語句組成了一個單元。catch字句的範圍限制於try語句塊中的語句。一個catch語句不能捕獲另一個try聲明所引發的異常（除非是嵌套的try語句情況）。被try保護的語句聲明必須在一個大括號內，try語句塊不能單獨使用。

多個catch塊

一個catch塊只能處理一類異常，當try塊中的與劇組可能拋出多種異常時，就需要有多個catch來分別處理各種異常。

• 一個異常對象能否被一個catch塊接收主要看該異常對象與catch塊中聲明的異常類的匹配情況，當它們滿足下面條件中的任一條時，異常對象將被接收：
  • 異常對象是catch塊中聲明的異常類的實例；
  • 異常對象是catch塊中聲明的異常類的子類的實例；
  • 異常對象實現了catch塊中聲明的異常類的接口。
• 當使用多個catch塊時，需要注意catch子句排列順序**–先特殊到一般，**也就是子類在父類前面。如果子類在父類後面，子類將永遠不會到達。

try語句的嵌套

一個try語句可以在另一個try塊內部----try語句的嵌套

• 每次進入try語句，異常的前後關係都會被壓入堆棧。如果一個內部的try語句不含特殊異常的catch處理程序，堆棧將彈出，下一個try語句的catch處理程序將檢查是否與之匹配。
• 這個過程將繼續直到一個catch語句匹配後，或者是直到所有的嵌套try語句被檢查耗盡。
• 如果沒有catch語句匹配，Java的運行時系統將處理這個異常。

未完…

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筆記源於上課老師的PPT