Java 超详细讲解异常的处理

目录

• 1、异常的概念和体系结构
• 1.1异常的概念
• 1.2异常的体系结构及分类
• 2、异常的处理
• 2.1防御式编程
• 2.2异常地抛出
• 2.3异常的捕获
• （1）异常声明throws
• （2）try-catch捕获并处理
• （3）finally
• 2.4异常的处理流程
• 3、自定义异常类

1、异常的概念和体系结构

1.1异常的概念

Java中，在程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。比如之前一直遇到的：

（1）算数异常

System.out.prinntln(10/0);

（2）数组越界异常

int[] arr={1,2,3};
System.out.println(arr[5]);

（3）空指针异常

int[] arr=null;
System.out.println(arr.length());

1.2异常的体系结构及分类

• Throwable：是异常体系的顶尖层，派生出两个钟要的子类：而Error、Exception
• Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题
• Exception：就是我们平常所说的异常。程序员可以以通过代码进行处理，使程序继续执行。

【异常的分类】

• 运行时异常（受查异常）：RuntimeException下的所有异常为运行时异常
• 编译时异常（非受查异常）：IOException、ClassNotFoundException、CloneNotSupportedException为编译时异常

【注】编译时出现的语法错误，不能称之为异常。运行时指的是程序已经编译通过得到class文件了，再由JVM执行过程中出现的错误。

2、异常的处理

在Java中，异常处理主要的五个关键字：throw、try、catch、final、throws

2.1防御式编程

（1）LBYL：look before you leap，在操作之前就做充足的检查（事前防御型）

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;
}
………………

缺陷：正常流程和错误处理代码混在一起，代码整体显得比较混乱。

（2）EAFP：it is easier to ask forgiveness than permission,先操作，遇到问题再解决。（事后认错型）

try{
   登陆游戏();
   开始匹配();
}catch(登陆游戏异常){
    处理登陆游戏异常;
}catch(开始匹配异常){
    处理匹配异常;
}

2.2异常地抛出

在Java中，可以借助throw关键字，抛出自定义异常，将错误信息告知给调用者。语法如下：

throw  new  XXXException("异常产生的原因");

【例】实现一个方法，获取数组中任意下标位置的元素

public static int getElement(int[] array, int index){
        if(null == array){
            throw new NullPointerException("传递的数组为null");
        }
        if(index < 0 || index >= array.length){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下标越界");
        }
        return array[index];
    }

【注】

• throw必须写在方法的内部
• 抛出的对象必须是Exception或Exception的子类对象
• 如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译
• 如果抛出的是RuntimeException或其子类，可以不用处理，直接交给JVM来处理
• 异常一旦抛出，后面的代码不会再执行

2.3异常的捕获

异常的具体处理方式，主要有两种：异常声明throws和try-catch捕获处理

printStackTrace()打印异常

（1）异常声明throws

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…{} 

【例】加载指定的配置文件

public class Config {
        File file;
        /*
        FileNotFoundException : 编译时异常，表明文件不存在
        此处不处理，也没有能力处理，应该将错误信息报告给调用者，让调用者检查文件名字是否给错误了
        */
        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
        }

【注】

• throws必须跟在参数列表的后面。
• 声名的异常必须是Exception或Exception的子类。
• 方法的内部如果抛出多个异常，throws后面必须跟多个异常类型，用逗号隔开。如果抛出的异常之间有父子关系，直接声明父类异常即可。
• 调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对异常进行处理，或者继续使用throws。

（2）try-catch捕获并处理

throws并没有对异常真正处理，而是将异常报告给异常方法的调用者。如果真正要对异常进行处理，需要try-catch。

【语法如下】

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中抛出异常的父类时，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(异常类型 e){
    // 对异常进行处理
}finally{
    // 此处代码一定会被执行到
}】
// 后序代码
// 当异常被捕获到时，异常就被处理了，这里的后序代码一定会执行
// 如果捕获了，由于捕获时类型不对，那就没有捕获到，这里的代码就不会被执行

注意： 
1. 【】中表示可选项，可以添加，也可以不用添加 
2. try中的代码可能会抛出异常，也可能不会

【注意】

• try块中抛出异常位置后的代码不会被执行
• 如果抛出异常类型与catch类型不匹配，即异常不会被成功捕获，则需要JVM来处理异常——异常是按照类型来捕获的。
• rey中可能会抛出多个不同的异常对象，必须用多个catch来捕获。
• 如果异常之间有父子类关系，必须子类异常在前catch，父类异常在后catch，否则语法错误。
• 可以通过一个catch来捕获多个异常（不推荐）。

由于Exception类是所有异常的子类，因此可以用这个类型来捕捉所有异常。catch进行类型匹配时，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。

（3）finally

在写程序时，有些特定的代码，无论程序是否发生异常，都需要执行，比如程序正常打开的资源，有时候必须对资源进行回收。另外，异常会引发程序的跳转，可能导致有些语句执行不到，此时需要finally来解决这个问题。

【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

【问题】既然finally和try-catch-finally后的代码都会被执行，那为什么还要有finally呢？

当catch没有捕获到异常时，此时需要JVM来捕获异常，程序可能不能正常运行，finally后面的代码就不会被执行。而finally中的代码一定会被执行。

【注】finally中的代码一定会被执行，一般在其中进行资源清理的扫尾工作。

如下代码：

public static int func(){
   try{
      return 10;
   }finally{
      return 20;
   }
}
//此时返回20；

finally执行的时机是方法返回之前（try或者catch中如果有return会在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。

2.4异常的处理流程

关于“调用栈”：

方法之间存在相互调用的关系，可以用“调用栈”来描述。在JVM中有一块内存空间称之为：“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();的方法查看出现异常代码的调用栈。

如果本方法中没有合适的处理异常的方法，就会沿着调用栈向上传递，如果一直向上传递都没有找到合适的方法，最终会交给JVM来处理，程序就会异常终止。

【程序异常处理的流程】

• 程序先执行try中的代码
• 如果try中的代码出现异常，就会结束try，在catch中进行异常匹配
• 如果找到匹配的异常类型，就会执行catch中的代码
• 如果没有找到，就会将异常向上传递到上层调用者
• 无论是否找到匹配的异常类型，finally中的代码都会执行（在该方法结束之前执行）
• 如果上层调用者也不能处理异常，就继续向上传递
• 一直到main方法也没有合适的代码处理异常，就会交给JVM来处理，此时程序异常终止。

3、自定义异常类

具体方法：

• 自定义异常类，然后继承自Exception或者RunTimeException。
• 实现一个带有String类型参数的构造方法。

class UserNameException extends Exception {
    public UserNameException(String message) {
        super(message);
    }
}

【注】

• 自定义异常通常会继承自Exception或者RunTimeException。
• 继承自Exception的异常默认为受查异常。
• 继承自RunTimeException的异常默认为非受查异常。