JAVA学习笔记 - 异常_try语句指定了一段代码,该段代码就是异常捕获并处理的范围。在执行过程中,当任意

异常(Exception)的概念

异常指程序运行过程中出现的非正常现象，例如用户输入错误、除数为零、需要处理的文件不存在、数组下标越界等。

在Java的异常处理机制中，引进了很多用来描述和处理异常的类，称为异常类。异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。

所谓异常处理，就是指程序在出现问题时依然可以正确的执行完。
我们开始看我们的第一个异常对象，并分析一下异常机制是如何工作的。

【示例6-2】异常的分析

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        int i=1/0;  //除数为0
        System.out.println(i);
    }
}
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执行结果如图6-1所示：

图6-1 示例6-2运行效果图

Java是采用面向对象的方式来处理异常的。处理过程：

1. 抛出异常：在执行一个方法时，如果发生异常，则这个方法生成代表该异常的一个对象，停止当前执行路径，并把异常对象提交给JRE。

2. 捕获异常：JRE得到该异常后，寻找相应的代码来处理该异常。JRE在方法的调用栈中查找，从生成异常的方法开始回溯，直到找到相应的异常处理代码为止。

JDK 中定义了很多异常类，这些类对应了各种各样可能出现的异常事件，所有异常对象都是派生于Throwable类的一个实例。如果内置的异常类不能够满足需要，还可以创建自己的异常类。

Java对异常进行了分类，不同类型的异常分别用不同的Java类表示，所有异常的根类为java.lang.Throwable，Throwable下面又派生了两个子类：Error和Exception。Java异常类的层次结构如图6-2所示。

Error
Error是程序无法处理的错误，表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关，而表示代码运行时 JVM(Java 虚拟机)出现的问题。例如，Java虚拟机运行错误(Virtual MachineError)，当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时，将出现 OutOfMemoryError。这些异常发生时，Java虚拟机(JVM)一般会选择线程终止。

Error表明系统JVM已经处于不可恢复的崩溃状态中。我们不需要管它。

Exception
Exception是程序本身能够处理的异常，如：空指针异常(NullPointerException)、数组下标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)、类型转换异常(ClassCastException)、算术异常(ArithmeticException)等。

Exception类是所有异常类的父类，其子类对应了各种各样可能出现的异常事件。 通常Java的异常可分为：
1. RuntimeException 运行时异常
2. CheckedException 已检查异常

RuntimeException运行时异常

派生于RuntimeException的异常，如被 0 除、数组下标越界、空指针等，其产生比较频繁，处理麻烦，如果显式的声明或捕获将会对程序可读性和运行效率影响很大。 因此由系统自动检测并将它们交给缺省的异常处理程序(用户可不必对其处理)。

这类异常通常是由编程错误导致的，所以在编写程序时，并不要求必须使用异常处理机制来处理这类异常,经常需要通过增加“逻辑处理来避免这些异常”。

【示例6-3】ArithmeticException异常：试图除以0

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        int b=0;
        System.out.println(1/b);
    }
}
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执行结果如图6-2所示：

图6-4 ArithmeticException异常
解决如上异常需要修改代码：

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        int b=0;
        if(b!=0){
            System.out.println(1/b);
        }
    }
}
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当程序访问一个空对象的成员变量或方法，或者访问一个空数组的成员时会发生空指针异常(NullPointerException)。怎么处理?

【示例6-4】NullPointerException异常

public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
String str=null;
System.out.println(str.charAt(0));
}
}
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  执行结果如图6-5所示：
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图6-5 NullPointerException异常

解决空指针异常，通常是增加非空判断：

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        String str=null;
        if(str!=null){
            System.out.println(str.charAt(0));
        }
    }
}
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在引用数据类型转换时，有可能发生类型转换异常(ClassCastException)。

【示例6-5】ClassCastException异常

class Animal{
     
}
class Dog extends Animal{
     
}
class Cat extends Animal{
     
}
public class Test5 {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a=new Dog();
        Cat c=(Cat)a;
    }
}
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执行结果如图6-6所示：

图6-6 ClassCastException异常
解决ClassCastException的典型方式：

public class Test5 {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Dog();
        if (a instanceof Cat) {
            Cat c = (Cat) a;
        }
    }
}
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当程序访问一个数组的某个元素时，如果这个元素的索引超出了0~数组长度-1这个范围，则会出现数组下标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)。

【示例6-6】ArrayIndexOutOfBoundsException异常

public class Test6 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[5];
        System.out.println(arr[5]);
    }
}
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执行结果如图6-7所示：

图6-7 ArrayIndexOutOfBoundsException异常

解决数组索引越界异常的方式，增加关于边界的判断：

public class Test6 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[5];
        int a = 5;
        if (a < arr.length) {
            System.out.println(arr[a]);
        }
    }
}
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在使用包装类将字符串转换成基本数据类型时，如果字符串的格式不正确，则会出现数字格式异常(NumberFormatException)。

【示例6-7】NumberFormatException异常

public class Test7 {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "1234abcf";
        System.out.println(Integer.parseInt(str));
    }
}
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执行结果如图6-8所示：

图6-8 NumberFormatException异常

数字格式化异常的解决，可以引入正则表达式判断是否为数字：

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
 
public class Test7 {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "1234abcf";
        Pattern p = Pattern.compile("^\\d+$");
        Matcher m = p.matcher(str);
        if (m.matches()) { // 如果str匹配代表数字的正则表达式,才会转换
            System.out.println(Integer.parseInt(str));
        }
    }
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注意事项
1. 在方法抛出异常之后，运行时系统将转为寻找合适的异常处理器(exception handler)。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时，即为合适的异常处理器。
2. 运行时系统从发生异常的方法开始，依次回查调用栈中的方法，直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适的异常处理器，则运行时系统终止。同时，意味着Java程序的终止。

CheckedException已检查异常

所有不是RuntimeException的异常，统称为Checked Exception，又被称为“已检查异常”，如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常。 这类异常在编译时就必须做出处理，否则无法通过编译。如图6-9所示。

图6-9 CheckedException异常

如图6-9所示，异常的处理方式有两种：使用“try/catch”捕获异常、使用“throws”声明异常。

异常的处理方式

异常的处理方式之一：捕获异常

捕获异常是通过3个关键词来实现的：try-catch-finally。用try来执行一段程序，如果出现异常，系统抛出一个异常，可以通过它的类型来捕捉(catch)并处理它，最后一步是通过finally语句为异常处理提供一个统一的出口，finally所指定的代码都要被执行(catch语句可有多条;finally语句最多只能有一条，根据自己的需要可有可无)。如图6-10所示。

图6-10 异常处理

上面过程详细解析：

1. try：

   try语句指定了一段代码，该段代码就是异常捕获并处理的范围。在执行过程中，当任意一条语句产生异常时，就会跳过该条语句中后面的代码。代码中可能会产生并抛出一种或几种类型的异常对象，它后面的catch语句要分别对这些异常做相应的处理。

   一个try语句必须带有至少一个catch语句块或一个finally语句块 。

注意事项

当异常处理的代码执行结束以后，不会回到try语句去执行尚未执行的代码。

2. catch：

   每个try语句块可以伴随一个或多个catch语句，用于处理可能产生的不同类型的异常对象。

常用方法，这些方法均继承自Throwable类：
　　toString ()方法，显示异常的类名和产生异常的原因
　　getMessage()方法，只显示产生异常的原因，但不显示类名。
　　printStackTrace()方法，用来跟踪异常事件发生时堆栈的内容。
catch捕获异常时的捕获顺序：
　　如果异常类之间有继承关系，在顺序安排上需注意。越是顶层的类，越放在下面，再不然就直接把多余的catch省略掉。 也就是先捕获子类异常再捕获父类异常。
　３. finally：

有些语句，不管是否发生了异常，都必须要执行，那么就可以把这样的语句放到finally语句块中。

通常在finally中关闭程序块已打开的资源，比如：关闭文件流、释放数据库连接等。

try-catch-finally语句块的执行过程：
　　 try-catch-finally程序块的执行流程以及执行结果比较复杂。

基本执行过程如下：
　　程序首先执行可能发生异常的try语句块。如果try语句没有出现异常则执行完后跳至finally语句块执行;如果try语句出现异常，则中断执行并根据发生的异常类型跳至相应的catch语句块执行处理。catch语句块可以有多个，分别捕获不同类型的异常。catch语句块执行完后程序会继续执行finally语句块。finally语句是可选的，如果有的话，则不管是否发生异常，finally语句都会被执行。

注意事项
1. 即使try和catch块中存在return语句，finally语句也会执行。是在执行完finally语句后再通过return退出。
2. finally语句块只有一种情况是不会执行的，那就是在执行finally之前遇到了System.exit(0)结束程序运行。＇
【示例6-8】典型代码(先不要敲!!)

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class Test8 {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader reader = null;
        try {
            reader = new FileReader("d:/a.txt");
            char c = (char) reader.read();
            char c2 = (char) reader.read();
            System.out.println("" + c + c2);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (reader != null) {
                    reader.close();
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
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异常的处理方式之二：声明异常(throws子句)

当CheckedException产生时，不一定立刻处理它，可以再把异常throws出去。
　　 在方法中使用try-catch-finally是由这个方法来处理异常。但是在一些情况下，当前方法并不需要处理发生的异常，而是向上传递给调用它的方法处理。
　　如果一个方法中可能产生某种异常，但是并不能确定如何处理这种异常，则应根据异常规范在方法的首部声明该方法可能抛出的异常。
　　如果一个方法抛出多个已检查异常，就必须在方法的首部列出所有的异常，之间以逗号隔开。

【示例6-9】典型代码(先不敲!)

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
 
public class Test9 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            readFile("joke.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("所需文件不存在！");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("文件读写错误！");
        }
    }  
    public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException,          
    IOException {
        FileReader in = new FileReader(fileName);
        int tem = 0;
        try {
            tem = in.read();
            while (tem != -1) {
                System.out.print((char) tem);
                tem = in.read();
            }
        } finally {
            in.close();
        }
    }
}
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注意事项
1. 方法重写中声明异常原则：子类重写父类方法时，如果父类方法有声明异常，那么子类声明的异常范围不能超过父类声明的范围。

引用自尚学堂：https://www.sxt.cn/Java_jQuery_in_action/six-exception-1.html