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在Java中,将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。比如之前写代码时经常遇到的:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(10 / 0);
}
}
/*
执行结果:
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3};
System.out.println(array[100]);
}
}
/*
执行结果:
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int[] array = null;
System.out.println(array.length);
}
}
/*
执行结果:
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
*/
从上述过程中可以看到,java
中不同类型的异常,都有与其对应的类来进行描述。
异常种类繁多,为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理,Java内部维护了一个异常的体系结构:
从上图中可以看出:
Error和Exception
StackOverflow和OutOfMemoryError
,一旦发生回力乏术。Exception
。异常可能在编译时发生,也可能在程序运行时发生,根据发生的时机不同,可以将异常分为:
Checked Exception
)public class Person { private String name; private String gender; int age; //想要让该类支持深拷贝,重写Object类中的clone方法就行 @Override public Person clone() { return (Person) super.clone(); } } /* 编译时报错: java: 未报告的异常错误java.lang.CloneNotSupportedException; 必须对其进行捕获或声明以便抛出 */
Unchecked Exception
)NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException
。注意:
编译时出现的语法性错误,不能称之为异常。例如将System.out.println
拼写错了,写成了System.out.println.
此时编译过程就会错误,这是“编译期”出错。而运行时指的是程序已经通过了编译通过得到的class
文件了,再由JVM
执行过程中出现的错误。
错误在代码中是客观存在的. 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿. 主要的方式
Look Before You Leap.
在操作之前就做充分的检查. 即:事前防御型public class Test { public static void main(String[] args) { boolean ret = false; ret = 登陆游戏(); if (!ret) { 处理登陆游戏错误; return; } ret = 开始匹配(); if (!ret) { 处理匹配错误; return; } ret = 游戏确认(); if (!ret) { 处理游戏确认错误; return; } ret = 选择英雄(); if (!ret) { 处理选择英雄错误; return; } ret = 载入游戏画面(); if (!ret) { 处理载入游戏错误; return; } ... } }
缺陷: 正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱。
2. EAFP: It's Easier to Ask Forgiveness than Permission.
“事后获取原谅比事前获取许可更容易”. 也就是先操
作, 遇到问题再处理. 即:事后认错型
public class Test { public static void main(String[] args) { try { 登陆游戏(); 开始匹配(); 游戏确认(); 选择英雄(); 载入游戏画面(); ... } catch (登陆游戏异常) { 处理登陆游戏异常; } catch (开始匹配异常) { 处理开始匹配异常; } catch (游戏确认异常) { 处理游戏确认异常; } catch (选择英雄异常) { 处理选择英雄异常; } catch (载入游戏画面异常) { 处理载入游戏画面异常; } ... } }
优势: 正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程,代码更清晰,容易理解代码
异常处理的核心思想就是 EAFP
。
在Java中,异常处理主要的5个关键字:throw、try、catch、final、throws
。
在编写程序时,如果程序中出现错误,此时就需要将错误的信息告知给调用者,比如:参数检测。
在Java
中,可以借助throw
关键字,抛出一个指定的异常对象,将错误信息告知给调用者。具体语法如下:
throw new XXXException("异常产生的原因");
【需求】:实现一个获取数组中任意位置元素的方法。
public class Test { public static int getElement(int[] array, int index) { //数组为空 if(array == null) { throw new NullPointerException("传递数组为null"); } //数组索引不合法 if(index < 0 || index >= array.length) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下标不合法"); } return array[index]; } public static void main(String[] args) { int[] array = {1, 2, 3, 4, 5}; getElement(array, 3); } }
【注意事项】
throw
必须写在方法体内部Exception
或者Exception
的子类对象RunTimeException
或者RunTimeException
的子类,则可以不用处理,直接交给JVM
来处理解释一下第三点:
这句话的意思是,在Java编程中,当抛出的异常是RuntimeException
或其子类时,程序员可以选择不显式地捕获并处理这些异常。这是因为RuntimeException
及其子类都是非检查型异常(unchecked exceptions
),Java编译器不会强制要求程序员处理这些异常。
与RuntimeException
不同,Exception
类(RuntimeException
的父类)中的其他异常,如IOException
,是检查型异常(checked exceptions
),编译器会强制要求程序员捕获并处理这些异常,否则代码将无法编译通过。
当RuntimeException
或其子类被抛出时,如果程序员没有显式捕获并处理它们,这些异常将会一直传递到程序的顶层,最终由Java虚拟机(JVM)来处理。JVM处理这些未捕获的异常时,通常会打印出异常的堆栈跟踪信息,并终止程序的执行。
因此,“可以不用处理,直接交给JVM来处理”意味着程序员可以选择不处理这些非检查型异常,而是让JVM在异常发生时自动处理它们。但请注意,这并不意味着在生产环境中应该忽视这些异常。在实际开发中,根据应用的需求和上下文,合理地处理或至少记录这些异常是很重要的。
总的来说,这句话描述了Java中RuntimeException
及其子类作为非检查型异常的特性,以及它们在没有被显式捕获和处理时会如何被JVM处理。
异常的捕获,也就是异常的具体处理方式,主要有两种:异常声明throws
以及 try-catch
捕获处理。
处在方法声明时参数列表之后,当方法中抛出编译时异常,用户不想处理该异常,此时就可以借助throws
将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常,提醒方法的调用者处理异常。
//语法格式:
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表)throws异常类型1, 异常类型2..{
}
需求:加载指定的配置文件config.ini
public class Config { File file; /** * FileNotFoundException:编译时异常,表明文件不存在 * 此处不处理,也没能力处理,应该将错误信息报告给调用者,让调用者检查文件名是否给错误了 */ public void OpenConfig(String filename) throws FileNotFoundException { if(filename.equals("config.ini")) { throw new FileNotFoundException("文件名字不对"); } //打开文件 } public void readConfig() { } }
【注意事项】
throws
必须跟在方法的参数列表之后Exception
或者Exception
的子类throws
之后必须是跟多个异常类型,之后用逗号隔开,如果抛出的异常具有父子类关系,直接声明父类即可。public class Config1 { File file; /** * FileNotFoundException:编译时异常,表明文件不存在 * 此处不处理,也没能力处理,应该将错误信息报告给调用者,让调用者检查文件名是否给错误了 */ //public void OpenConfig(String filename) throws FileNotFoundException { //FileNotFoundException继承自IOException public void OpenConfig(String filename) throws IOException { if(filename.equals("config.ini")) { throw new FileNotFoundException("文件名字不对"); } if(filename.endsWith(".ini")) { throw new IOException("文件不是.ini"); } //打开文件 } public void readConfig() { } }
throws
抛出public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
Config config = new Config();
config.OpenConfig("config.ini");
}
将光标放在抛出异常方法上,alt + Insert
快速 处理:
throws
对异常并没有真正处理,而是将异常报告给抛出异常方法的调用者,由调用者处理。如果真正要对异常进行处理,就需要try-catch
。
public class Test { public static void main(String[] args) { try { //将可能出现异常的代码放在这里 } catch (要捕获的异常类型 e) { //如果try中的代码抛出异常了,此处catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时,或者是try中抛出异常的基类时,就会被捕获到 //对异常就可以正常处理,处理完成后,跳出try-catch结构,继续执行后序代码 } catch (要捕获的异常类型 e) { //对异常进行处理 } finally { //此处代码一定会被执行 } } } /** * 后序代码 * 当异常被捕获到时,异常被处理了,这里的后序代码一定会被执行 * 如果被捕获了,由于捕获时类型不对,那就是没有捕获到,这里的代码不会执行 */ 【注意】 1. []中表示可选项,可以添加,也可以不添加 2. try中的代码可能会抛出异常,也可能不会
需求:读取配置文件,如果配置文件名字不是指定名字,抛出异常,调用者进行异常处理
public class Config { File file; public void openConfig(String filename) throws FileNotFoundException { if(!filename.equals("config.ini")) { throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对"); } //打开文件 } public void readConfig() { } public static void main(String[] args) { Config config = new Config(); try { config.openConfig("config.txt"); System.out.println("文件打开成功"); } catch (IOException e) { //异常的处理方式 /** * System.out.println(e.getMessage());//只打印异常信息 * System.out.println(e);//打印异常类型:异常信息 */ e.printStackTrace(); } //一旦异常被捕获处理了,此处的代码会执行 System.out.println("异常如果被处理了,这里的代码也可以执行"); } }
关于异常的处理方式
【注意事项】
try
块内抛出异常后,其位置后的代码将不会被执行了catch
时异常 不匹配,即异常不会被成功捕获,也就不会被处理,继续往外抛,直到JVM
收到后中断程序 。异常是按照类型来捕获的public static void main(String[] args) {
try {
int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
System.out.println(array[5]);//此处会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException
} catch (NullPointerException e) {//捕获时捕获的是空指针异常 -> 真正的异常无法被捕获到
e.printStackTrace();
}
System.out.println("后序代码");
}
/**
* 编译报错:
* Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 5
*/
try
中可能会抛出多个不同的异常对象,则必须用多个catch
来捕获 。即多种捕获,多次捕获public static void main(String[] args) { int[] array = {1, 2, 3, 4, 5}; try { System.out.println("before"); System.out.println(array[10]); System.out.println("after"); } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { System.out.println("数组下标越界异常"); e.printStackTrace(); } catch (NullPointerException e) { System.out.println("空指针异常"); e.printStackTrace(); } System.out.println("after try catch"); }
catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {
...
}
catch
,父类异常在后catch
,否则语法错误:public static void main(String[] args) { int[] array = {1, 2, 3, 4, 5}; try { System.out.println("before"); array = null; System.out.println(array[10]); System.out.println("after"); }catch (Exception e) {//Exception可以捕获到所有异常 e.printStackTrace(); } catch (NullPointerException e) {//永远都捕获不到,执行不了 e.printStackTrace(); } System.out.println("after try catch"); } /** * java: 已捕获到异常错误java.lang.NullPointerException */
catch
捕获所有的异常,即多个异常,一次捕获(不推荐)public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
try {
System.out.println("before");
array = null;
System.out.println(array[10]);
System.out.println("after");
}catch (Exception e) {//Exception可以捕获到所有异常
e.printStackTrace();
}
System.out.println("after try catch");
}
由于 Exception
类是所有异常类的父类. 因此可以用这个类型表示捕捉所有异常.
备注: catch
进行类型匹配的时候, 不光会匹配相同类型的异常对象, 也会捕捉目标异常类型的子类对象。如刚才的代码, NullPointerException
和 ArrayIndexOutOfBoundsException
都是 Exception
的子类, 因此都能被捕获到。
在写程序时,有些特定的代码,不论程序是否发生异常,都需要执行,比如程序中打开的资源:网络连接、数据库连接、IO流等,在程序正常或者异常退出时,必须要对资源进进行回收。另外,因为异常会引发程序的跳转,可能导致有些语句执行不到,finally就是用来解决这个问题的。
//语法格式:
try {
//可能会发生异常的代码
} catch(异常类型 e) {
//对捕获到的异常进行处理
} finally {
//此处的语句无论是否发生异常,都会被执行到
}
//如果没有抛出异常,或者异常被捕获处理了,这里的代码也会执行
public class Test {
public static void main(String[] args) {
try {
int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
array[10] = 10;
array[0] = 0;
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println("finally中的代码一定会执行");
}
System.out.println("如果没有抛出异常,或者异常被处理掉了,try-catch后的代码也会被执行");
}
}
需求:实现getData方法,内部输入一个整形数字,然后将该数字返回,并再main方法中打印
public class TestFinally { public static int getData() { Scanner scanner = null; try { scanner = new Scanner(System.in); int data = scanner.nextInt(); return data; } catch (InputMismatchException e) { e.printStackTrace(); } finally { System.out.println("finally中的代码"); } System.out.println("try-catch-finally之后的代码"); if(scanner != null) { scanner.close(); } return 0; } public static void main1(String[] args) { int data = getData(); System.out.println(data); } } /* 执行结果: 100 finally中的代码 100 */
上述程序,如果正常输入,成功接收输入后程序就返回了,try-catch-finally
之后的代码根本就没有执行,即输入流就没有被释放,造成资源泄漏。
public static int func() {
try {
return 10;
} finally {
return 20;
}
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(func());
}
//A: 10 B: 20 C: 30 D: 编译失败
finally
执行的时机是在方法返回之前(try
或者 catch
中如果有 return
会在这个 return
之前执行 finally
). 但是如果finally 中也存在 return
语句, 那么就会执行 finally
中的 return
, 从而不会执行到 try
中原有的 return
.
一般我们不建议在 finally 中写 return (被编译器当做一个警告).
【面试题】
【回答】
throw
和 throws
在 Java 中都与异常处理有关,但它们的用途和上下文截然不同。
throw
:
throw
是一个关键字,用于显式地抛出一个异常对象。throw
抛出一个异常。throw
后面通常跟着一个异常对象,例如 throw new Exception("这是一个异常");
。throws
:
throws
也是一个关键字,但它用于在方法签名中声明该方法可能会抛出的异常类型。throws
不直接抛出异常,而是告诉编译器该方法可能会抛出哪些异常,以便调用者可以适当地处理它们。public void myMethod() throws IOException { ... }
。总结:throw
用于实际抛出异常,而 throws
用于声明方法可能抛出的异常类型。
finally
块中的代码在 try
和 catch
块之后执行,通常用于资源清理等任务。在大多数情况下,finally
块中的代码确实会执行。但是,有几种特殊情况需要注意:
try
或 catch
块中执行了 System.exit(0)
或其他导致 JVM 退出的操作,那么 finally
块将不会执行。try
或 catch
块中发生了死锁或无限循环,那么 finally
块也可能不会执行。try
块或 catch
块中线程被中断或停止,那么 finally
块可能也不会执行。尽管存在这些特殊情况,但在正常的异常处理和程序流程中,finally
块中的代码通常都会执行。因此,可以说在大多数情况下,finally
中的语句会执行,但并非绝对。
关于 “调用栈”
方法之间是存在相互调用关系的, 这种调用关系我们可以用 “调用栈” 来描述. 在 JVM 中有一块内存空间称为"虚拟机栈" 专门存储方法之间的调用关系. 当代码中出现异常的时候, 我们就可以使用e.printStackTrace(); 的方式查看出现异常代码的调用栈.
public class Test { public static void func() { int[] array = {1, 2, 3, 4, 5}; System.out.println(array[10]); } public static void main(String[] args) { try { func(); } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("after try catch"); } } /* 执行结果: java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 10 at 异常的处理.异常的处理流程.Test.func(Test.java:21) at 异常的处理.异常的处理流程.Test.main(Test.java:26) after try catch */
JVM
处理, 程序就会异常终止(和我们最开始未使用 try catch
时是一样的).public class Test1 { public static void func() { int[] array = {1, 2, 3, 4, 5}; System.out.println(array[10]); } public static void main(String[] args) { func(); System.out.println("after try catch"); } } /* 执行结果: Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 10 at 异常的处理.异常的处理流程.Test1.func(Test1.java:16) at 异常的处理.异常的处理流程.Test1.main(Test1.java:20) */
可以看到, 程序已经异常终止了, 没有执行到 System.out.println("after try catch");
这一行.
【解释执行结果】
执行结果:
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 10
at 异常的处理.异常的处理流程.Test1.func(Test1.java:16)
at 异常的处理.异常的处理流程.Test1.main(Test1.java:20)
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 10
Exception in thread "main"
: 这表明异常发生在主线程(main thread)中。java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 10
: 这是异常的类型和详细信息。ArrayIndexOutOfBoundsException
是一个运行时异常,表示尝试访问数组的非法索引。在这个例子中,程序试图访问数组的第11个元素(因为数组索引从0开始,所以索引10实际上是第11个位置),但这个索引超出了数组的实际大小。at 异常的处理.异常的处理流程.Test1.func(Test1.java:16)
异常的处理.异常的处理流程.Test1.func
: 这表明异常发生在名为 Test1
的类的 func
方法中。异常的处理
和 异常的处理流程
很可能是包含 Test1
类的包名(package name),其中 异常的处理
是一级包名,异常的处理流程
是二级包名。(Test1.java:16)
: 这表明异常发生在 Test1.java
文件的第16行。at 异常的处理.异常的处理流程.Test1.main(Test1.java:20)
异常的处理.异常的处理流程.Test1.main
: 这表明 main
方法在 Test1
类中被调用,而这个 main
方法很可能是程序的入口点。(Test1.java:20)
: 这表明 main
方法中调用导致异常的代码行在 Test1.java
文件的第20行。综上所述,这个异常信息告诉我们,在 Test1
类的 func
方法中(具体在 Test1.java
文件的第16行),程序试图访问一个数组的非法索引(索引10),而这个调用是在 main
方法中(Test1.java
文件的第20行)发起的。这些信息对于快速定位和修复代码中的问题至关重要。
【异常处理流程总结】
Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常,此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构。
例如, 我们实现一个用户登陆功能.
public class Login { private String userName; private String password; public String getUserName() { return userName; } public void setUserName(String userName) { this.userName = userName; } public String getPassword() { return password; } public void setPassword(String password) { this.password = password; } public Login(String userName, String password) { this.userName = userName; this.password = password; } public void loginInfo(String userName, String password) { if(!this.userName.equals(userName)) { System.out.println("用户名错误!"); return; } if(!this.password.equals(password)) { System.out.println("密码错误!"); return; } System.out.println("登陆成功!"); } public static void main(String[] args) { Login login = new Login("reborn", "11223344"); login.loginInfo("admin", ""); } }
此时我们在处理用户名密码错误的时候可能就需要抛出两种异常. 我们可以基于已有的异常类进行扩展(继承
), 创建和我们业务相关的异常类。
具体方式:
Exception
或者RunTimeException
String
类型参数的构造方法,参数含义:出现异常的原因//UserNameException.java
public class UserNameException extends Exception {
public UserNameException() {
super();
}
public UserNameException(String message) {
super(message);
}
}
//passwordException.java
public class passwordException extends RuntimeException {
public passwordException() {
super();
}
public passwordException(String message) {
super(message);
}
}
//执行结果:
用户名错误!
此时我们的 login
代码可以改成
public class Login1 { private String userName; private String password; public Login1(String userName, String password) { this.userName = userName; this.password = password; } public String getUserName() { return userName; } public void setUserName(String userName) { this.userName = userName; } public String getPassword() { return password; } public void setPassword(String password) { this.password = password; } public void loginInfo(String userName, String password) throws UserNameException, passwordException { if(!this.userName.equals(userName)) { //抛出异常: throw new UserNameException("用户名错误!"); } if(!this.password.equals(password)) { //抛出异常: throw new passwordException("密码错误!"); } System.out.println("登陆成功!"); } public static void main(String[] args) { try { Login1 login1 = new Login1("reborn", "11223344"); login1.loginInfo("张三", "11223344"); } catch (UserNameException e) { e.printStackTrace(); } catch (passwordException e) { e.printStackTrace(); } } }
//执行结果:
自定义异常类.UserNameException: 用户名错误!
at 自定义异常类.Login1.loginInfo(Login1.java:38)
at 自定义异常类.Login1.main(Login1.java:50)
注意事项
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