聊聊Java中的異常及處理

前言

在編程中異常報錯是不可避免的。特別是在學習某個語言初期，看到異常報錯就抓耳撓腮，常常開玩笑說編程1分鐘，改bug1小時。今天就讓我們來看看什麼是異常和怎麼合理的處理異常吧！

異常與error介紹

下面還是先讓我們來看一下基本概念吧！

​ 異常指程序運行過程中出現的非正常現象，例如用戶輸入錯誤、除數爲零、需要處理的文件不存在、數組下標越界等。異常機制本質就是當程序出現錯誤，程序安全退出的機制。在Java的異常處理機制中，引進了很多用來描述和處理異常的類，稱爲異常類。異常類定義中包含了該類異常的信息和對異常進行處理的方法。

​ Java是採用面向對象的方式來處理異常的。處理過程：

1. 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。
2. 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。

讓我們來看看前面所講到的異常類究竟是個什麼東西!

其實所有的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。所有異常的根類爲java.lang.Throwable。看看它的家族長什麼樣。

Throwable類下面主要是兩大門派。Error和Exception。

• Error是程序無法處理的錯誤，表示運行應用程序中較嚴重問題，系統JVM已經處於不可恢復的崩潰狀態中。例如，說內存溢出和線程死鎖等系統問題。

• Exception是程序本身能夠處理的異常。

  Exception類是所有異常類的父類，其子類對應了各種各樣可能出現的異常事件。 通常Java的異常可分爲：

  1. RuntimeException 運行時異常
  2. CheckedException 已檢查異常

  下面我們來研究研究這兩個異常。

RuntimeException和 CheckedException異同

首先我們先來看看什麼是運行時異常。

這類異常通常是由編程錯誤導致的，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,而是經常需要通過增加“邏輯處理來避免這些異常”。

比如以下常見的幾種異常：

ArithmeticException異常

 int b=0;
 System.out.println(1/b);
 //解決：
   if(b!=0){
      System.out.println(1/b);
   }

NumberFormatException異常

String str = "1234abcf";
System.out.println(Integer.parseInt(str));
//解決： 
Pattern p = Pattern.compile("^\\d+$");
Matcher m = p.matcher(str);
if (m.matches()) { // 如果str匹配代表數字的正則表達式,纔會轉換
    System.out.println(Integer.parseInt(str));
}

ClassCastException異常

Animal a=new Dog();
Cat c=(Cat)a;
//解決：    
if (a instanceof Cat) {
    Cat c = (Cat) a;
}

這裏再補充兩點，方便大家更好的理解java異常的機制和處理過程。

1. 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。
2. 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。

上面我們講述了什麼是運行時異常以及一些處理方式，下面就再來看看什麼是已檢查異常吧！

所有不是RuntimeException的異常，統稱爲Checked Exception，又被稱爲“已檢查異常”，如IOException、SQLException等以及用戶自定義的Exception異常。 這類異常在編譯時就必須做出處理， 否則無法通過編譯。

通常異常的處理方式有兩種：

1. 使用“try/catch”捕獲異常

2. 使用“throws”聲明異常。

下面就來詳細的聊聊吧!

異常的處理

上面已經提了，異常處理通常有2種方式。先看看捕獲異常吧。

捕獲異常是通過3個關鍵詞來實現的：try-catch-finally。用try來執行一段程序，如果出現異常，系統拋出一個異常，可以通過它的類型來捕捉(catch)並處理它，最後一步是通過finally語句爲異常處理提供一個統一的出口，finally所指定的代碼都要被執行。

這個捕獲異常其實也是我們在面試的時候會經常碰到的問題。下面我們分別再來對各個部分做一個簡單的提示吧!

• try

一個try語句必須帶有至少一個catch語句塊或一個finally語句塊 。當異常處理的代碼執行結束以後，不會再回到try語句去執行尚未執行的代碼。

• catch

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。在此介紹一些常用的方法，這些方法均繼承自Throwable類 。

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

這裏有一個需要特別注意的地方，那就是catch捕獲異常時的捕獲順序：

如果異常類之間有繼承關係，在順序安排上就需注意。越是頂層的類，越放在下面，再不然就直接把多餘的catch省略掉。 也就是說先捕獲子類異常再捕獲父類異常。

• finally

finally語句塊中始終都要執行，除了遇到了System.exit(0)結束程序運行。針對這個特性，所以我們通常在finally中關閉程序塊已打開的資源，比如：關閉文件流、釋放數據庫連接等。

即使try和catch塊中存在return語句，finally語句也會執行。是在執行完finally語句後再通過return退出。

在這裏就有一道非常經典的一個面試題。

public class Test {
    public static void main(String[]args) {
       System.out.println(new Test().test());;
    }
    static int test(){
       int x = 1;
       try{
          retun x;
       }finally{
          System.out.print("jdbk"+ ++x);
       }
    }
}
// 問輸出結果？

先解釋哈這裏存在的玄妙吧!

看了上面的講述，我們都知道了當try和catch中有return時，finally仍然會執行，所以正常邏輯來說此題的答案應該是“jdbk2 2”,但這裏存在一個陷阱，那就是：

finally是在return後面的表達式運算後執行的（此時並沒有返回運算後的值，而是先把要返回的值保 存起來，不管finally中的代碼怎麼樣，返回的值都不會改變，任然是之前保存的值），所以函數返回值是 在finally執行前確定的。因此正確答案應該是：“jdbk2 1”。

還有一點需要注意的就是：finally中最好不要包含return，否則程序會提前退出，返回值不是try或catch中保存的返回值。

接下來再來講講聲明異常吧，它相對來說就比較簡單了。

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。

public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException,IOException {
}

需要注意的地方就是：

1. 在方法重寫中聲明異常時：子類重寫父類方法時，如果父類方法有聲明異常，那麼子類聲明的異常範圍不能超過父類聲明的範圍。
2. 聲明異常我們一般在server層中。在controller層或則數據訪問層一般是捕獲異常。

自定義異常

我們爲什麼要自定義異常？還不是因爲在程序中，可能會遇到JDK提供的任何標準異常類都無法充分描述清楚我們想要表達的問題。此時我們就可以創建自己的異常類，即自定義異常類。

那我們怎麼自定義異常類呢？相信你看了上面的異常類的家族圖應該就猜到了。不錯，自定義異常類只需從Exception類或者它的子類派生一個子類即可。如果你繼承Exception類，則爲受檢查異常，必須對其進行處理;如果不想處理，可以讓自定義異常類繼承運行時異常RuntimeException類。通常我們自定義異常類應該包含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。這裏舉一個例子。

/**IllegalAgeException：非法年齡異常，繼承Exception類*/
class IllegalAgeException extends Exception {
    //默認構造器
    public IllegalAgeException() {
     
    }
    //帶有詳細信息的構造器，信息存儲在message中
    public IllegalAgeException(String message) {
        super(message);
    }
}

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

最後給大家講述一點使用異常機制的建議：

1.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。

2.處理異常不可以代替簡單測試—只在異常情況下使用異常機制。

3.不要進行小粒度的異常處理—應該將整個任務包裝在一個try語句塊中。

4.異常往往在高層處理。

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