什麼是異常
從事Java開發的小夥伴對於“異常”應該不陌生，因爲每天都會遇到不少異常，或捕獲，或拋出。那究竟什麼是異常？異常即非正常的，不同於平常、一般化的情況。
在平時生活中，醫生會說你身體的某個部位有異常，該異常會有什麼什麼的影響，是由某某原因引起的；
再比如：我每天都準時打卡，按時上下班，那麼我本月的考勤是正常的，反之，但凡有遲到、曠工、早退的情況之一的，我本月的考勤就會有異常。
而在程序中，代碼在運行中如果出現運行錯誤，程序會終止運行，這時由於錯誤導致程序運行終止的情況就是程序出現了異常。
異常並不是指語法錯誤，因爲如果語法錯了，編譯就通不過，不會產生JVM能夠識別的字節碼文件，是沒法運行起來的，所以只有運行中的程序纔會有異常一說。
Java 異常體系
異常處理是衡量一門語言是否成熟的標準之一，C系列的語言諸如：Java、C++、C 等都支持異常處理，有自己的一套異常處理機制。異常處理機制可以讓程序有更好的容錯性，使代碼更加健壯。
所以，引入異常處理機制可以解決的問題有：
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使用方法的返回值來表示異常情況有侷限性，需要無窮列舉所有的異常情況；
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異常流程代碼和正常流程代碼混合一起，代碼往往很臃腫，也很複雜性；代碼的可讀性和可維護性都不高；
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隨着系統規模的不斷擴大，代碼很難維護，特別是系統可拓展性差；
通過一下這個案例來說明引入異常之前的處理方式：
Car.java：
Officer.java：
WorkDemo.java：
上述案例中，只是簡單粗暴地把汽車的狀態分爲true和false兩種，細化不夠，不能體現出汽車的詳細狀態；業務邏輯也很侷限，如果要拓展，就要花費更大的成本。
針對於上述的問題，Java基於面向對象的思想提出瞭解決方案：
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把不同類型的異常情況使用不同的類來表示，不同的異常類有共同的父類；
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分離異常流程代碼和正確流程代碼；
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規範異常處理機制，靈活處理異常，能處理就將其捕獲並處理，如果處理不了異常，就將其交給調用者來處理；
Java 異常體系：
Java API文檔中的詳細介紹如下：
Error：表示錯誤，一般指JVM相關的不可修復的錯誤，如：系統崩潰、內存溢出、JVM內部錯誤等，由JVM拋出，一般情況下不需要處理，幾乎其所有的子類都是以“Error”作爲類名後綴；比如：StackOverflowError，當應用程序遞歸太深而發生內存溢出時，就會拋出該錯誤。
Exception：表示異常，指程序中出現不正常的情況，異常一般都是需要程序員來處理的（可以捕獲或者拋出）；幾乎其所有的子類都是以“Exception”作爲類名的後綴；
常見的Exception有：
1.NullPointerException：空指針異常，一般當對象爲null的時候，對該對象做操作時會出現該異常；
2.ArrayIndexOutOfBoundsException： 數組的索引越界，操作數組時使用的索引超出了數組的數據範圍會出現；
3.NumberFormatException：數字格式化異常，把非數字的數據類型轉換爲數字類型時使用了非法的轉換對象；
這裏只列出了三種，但Java中的異常類型遠不止這幾種，想要了解更多可以去查閱JDK文檔。
Throwable：在Java 體系中，Throwable類是所有錯誤和異常的父類；當出現了沒見過的異常時，可以將異常類的類名拿到Java API文檔中去查找，通過文章介紹即可獲得異常的詳細信息，以及其在Java中的繼承、實現體系；
Java 的異常詳解：
以下是一段運行會出異常的Java 代碼：
運行上述代碼案例，運行結果如下：
如果出現異常，會立刻中斷運行中的程序，所以必須處理異常，而處理方式有兩種：
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throws：當前方法不處理，而是聲明拋出，由該方法的調用者來處理； -
try-catch：在當前方法中使用try-catch的語句塊來處理異常；
捕獲異常 try-catch
出現異常之後，程序會中斷執行，所以異常必須處理；處理的方式有兩種：捕獲和拋出，兩種方式二選一即可。先來運行一個案例來證明：
運行結果如下：
通過查看運行結果，是期望的運行結果，代碼運行成功；那麼接下來對上述案例稍作修改，再來看其運行結果如何：
運行結果如下：
通過查看運行結果，運行結果並不是想要的，代碼中出現了異常，代碼被中斷運行。對比兩次的運行結果，可以得出結論：出現異常之後，程序會中斷執行，異常必須處理。
try-catch 異常捕獲：使用try-catch捕獲單個異常，語法如下：
注意：try和catch都不能單獨使用，必須連用。所以可以對上述出現異常的代碼使用try-catch來處理：
運行結果如下：
通過查看運行結果，不難發現，使用try-catch之後，程序遇到異常時不再中斷執行，而是跳過異常代碼及其之後的在try-catch中的剩餘代碼語句，來到catch代碼塊中執行定義的異常處理代碼；
在上述案例中是打印出了異常信息、異常對象信息、異常棧追蹤，其中的3個方法都是Throwable類的方法：
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String getMessage()：獲取異常的詳細描述信息； -
String toString()：獲取異常的類型、異常描述信息； -
void printStackTrace()：打印異常的跟蹤棧信息並輸出到控制檯，但不能在System.out.println()中使用該方法；其中包含了異常的類型、異常的原因、異常出現的位置；在開發和調試階段，該方法都很有用，方便調試和修改；
底層的異常處理
而在Java 底層，當代碼出現異常時，JVM會先創建對應的異常類型對象，然後根據異常類型在catch中進行匹配；
若匹配成功，則會把創建好的異常對象賦值給catch中聲明的異常對象；若匹配失敗，則會向上拋出異常。
使用try-catch捕獲多個異常，語法如下：
這裏方式其實就是在單個異常捕獲的基礎上添加了多個異常的匹配，使得異常處理更加精細化。
在使用try-catch 時需要注意：
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一個
catch語句，只能捕獲一種類型的異常，如果需要捕獲多種異常類型，就得使用多個catch語句； -
try-catch中的代碼在只會出現一種類型的異常，只能一個catch捕獲，不可能同時匹配多個catch； -
在有多個
catch語句的代碼中出現異常時，會從上到下依次匹配catch語句，所以多個catch語句應該按照從子類到父類的順序依次定義； -
一旦匹配上其中一個
catch之後，便不會匹配剩餘的catch，而是會跳出try-catch，執行之後的代碼；
捕獲多個異常的案例：
運行結果如下：
異常被成功捕獲，再沒法瞎蹦噠了。
拋出異常
拋出異常有兩種方式：
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throw：用於方法內部，用於給調用者返回一個異常對象，和return一樣會結束當前方法； -
throws：運用於方法聲明之上，定義於方法參數之後，表示當前方法不處理異常，而是提醒該方法的調用者來處理拋出的異常(一個或者多個異常)；如：private static int divide(int num1, int num2) throws Exception {}
throw語句：運用於方法內部，拋出一個具體的異常對象，中止方法的執行，其語法格式如下：throw new 異常類("異常信息");
一般的，當一個方法出現異常的情況，不知道該方法應該返回什麼時，此時就可以返回一個錯誤，在catch語句塊中使用throw繼續向上拋出異常。return 是返回一個值，throw 是返回一個錯誤，返回給該方法的調用者。比如：String類的charAt方法就是一個很好的例子：
throws 語句：如果每一個方法都放棄處理異常都直接通過throws聲明拋出，最後異常會拋到main方法，如果此時main方法還不處理，會繼續拋出給JVM，JVM底層的處理機制就是打印異常的跟蹤棧信息；runtime異常，默認就是這種處理方式。
方法重寫(Override)中的throws：
一同： 方法的簽名必須相同。
兩小：
1. 子類方法返回類型和父類方法返回類型相同，或是其子類；
2. 子類方法不能聲明拋出新的異常；
一大： 子類方法的訪問權限必須大於等於父類方法的訪問權限。
異常分類
下圖是Java中的異常分類體系，Java 中所有的異常都從Throwable繼承而來，主要分兩大類：Error （錯誤）和異常（Exception）。
Throwable體系
異常(Exception)根據其在編譯時期還是運行時期去檢查異常可分爲：checked異常和runtime異常
runtime異常：又稱運行時期異常，此類型的異常在運行時期檢查；在編譯時期，運行異常並不會檢測，就不會出現，只有在運行到相關代碼時纔會出現；RuntimeException自身及其子類異常都屬於runtime異常；
checked異常：又稱編譯時期異常，此類型的異常在編譯時期就會檢查，而且是必須處理的，如果沒有處理，就會導致編譯失敗；除了runtime異常之外的其他異常（包括Exception自身）都屬於checked異常；
自定義異常
Java中有着不同的定義好的異常類，分別表示着某一種具體的異常情況，在開發中總是有些異常情況是Java SE庫中沒有定義好的，此時就可以根據自己業務的異常情況來定義異常類；把這樣的異常類稱爲自定義異常類。
自定義異常類的方式：
受檢查的異常：即checked異常， 自定義一個受檢查的異常類需要繼承於java.lang.Exception；
運行時異常：即runtime異常， 自定義一個運行時期檢查的異常類，需要繼承於java.lang.RuntimeException；一般在開發中，自定義的異常都是運行時異常。
解決開車上班的案例
現在就可以使用自定義異常來解決開車上班的案例中的異常問題：
異常轉譯和異常鏈
異常轉譯：位於最外層的業務系統不需要關心底層的異常細節，通過捕獲原始的異常，將其轉換爲一個新的不同類型的異常，然後再向上拋出；這個過程稱爲異常轉譯。
在上述例子中：我的車壞了，在catch中重新拋出一個新的異常(OfficerException)給我的調用者(老闆)，不能把車的異常信息拋給老闆看，因爲老闆不關心這些細節，關心的是我是否遲到。
異常鏈： 把原始異常包裝爲新的異常類，形成多個異常的有序排列；異常鏈由於更加清楚、準確的定位異常出現的位置；在下述案例中，異常一層層拋出，直至異常被處理，在這個過程中，異常鏈就產生了：
Java7的異常新特性
1.增強的throw ： 對比Java 6 和 Java 7 中對於拋出異常的改進來體現。
2.多異常捕獲： 重寫捕獲多個異常案例來體現。
3.自動資源關閉： 資源類必須直接或者間接實現java.lang.AutoCloseable接口
finally代碼塊
finally語句塊表示無論如何（也包括髮生異常時）都會最終執行的代碼塊，比如：當在try語句塊中打開了一些物理資源(磁盤文件/網絡連接/數據庫連接等)時，在使用完之後，都得最終關閉打開的資源。
finally的兩種用法：
1.try...finally： 此時沒有catch來捕獲異常，因爲此時根據應用場景會拋出異常，程序員自己不處理；
2.try...catch....finally： 程序員自己需要處理異常，最終得手動關閉資源。
需要注意的是：finally不能單獨使用。
finally不執行的情況：
當只有在try或者catch中調用退出JVM的相關方法，此時finally纔不會執行，否則finally修飾的代碼塊永遠會執行。比如：System.exit(0);//退出JVM。
finally 和 return
如果finally和return語句同時存在，永遠返回finally中的結果，但是應該避免這種情況的出現。詳情看如下的案例：
如果finally和return語句同時存在，永遠返回finally中的結果
還有另一種情況也很有趣，一起來看看：
爲什麼會出現這種情況呢？首先finally肯定是會被執行的，所以a++之後a的值變成了14，但是finally中沒有返回值，值爲14的變量a並沒有被返回；然後接着執行return a；這裏的a的值在方法執行之初就已經確定了，故返回的值是13。
處理異常的原則：
1. 異常只能用於非正常情況，try-catch的存在也會影響性能，儘量縮小try-catch的代碼範圍；
2. 需要爲異常提供說明文檔，可以參考Java doc，如果自定義了異常或某一個方法拋出了異常，應該在文檔註釋中詳細說明；
3. 儘可能避免異常的出現，如NullPointerException等；
4. 異常的粒度很重要，應該爲一個基本操作定義一個try-catch塊，切忌將幾百行代碼放到一個 try-catch 塊中；
最後，不要在循環中進行異常處理，應該在循環外對異常進行捕獲處理(在循環之外使用try-catch)；自定義異常儘量使用RuntimeException類型的，並且要儘量避開已存在的異常；
小結
1. 五個關鍵字：try、catch、finally、throw、throws；
2. 異常體系的兩個繼承結構：
Throwable 類有兩個子類：Error和Exception。
Exception 類有一個特殊的子類：RuntimeException。
RuntimeException 類及其子類稱之爲runtime異常。
Exception 類和子類中除了RuntimeException體系的其他類稱之爲checked異常。
3. 自定義異常類
4. Error和Exception的區別和關係
5. checked異常和runtime異常的區別
6. finally關鍵字及其相關知識
7. finally和return的執行順序
8. throw和throws的區別
完結，老夫雖不正經，但老夫一身的才華！關注我，獲取更多編程科技知識。