七、Java异常机制

2021-03-02 13:26

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异常概述

异常指程序运行中出现的不期而至的各种状况,如:文件找不到、网络连接失败、非法参数等。 异常发生在程序运行期间,它影响了正常的程序执行流程。

异常发生的原因有很多,通常包含以下几大类:
用户输入了非法数据。
要打开的文件不存在。
网络通信时连接中断,或者JVM内存溢出。

要理解Java异常处理是如何工作的,你需要掌握以下三种类型的异常:
检查性异常:最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常,这是程序员无法预见的。
例如 要打开一个不存在文件时,一个异常就发生了,这些异常在编译时不能被简单地忽略。
运行时异常: 运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反,运行时异常可以在编译时被忽略。
错误:错误不是异常,而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中通常被忽略。
例如,当栈溢出 时,一个错误就发生了,它们在编译也检查不到的。

Java异常是一个描述在代码段中发生异常的对象,当发生异常情况时,一个代表该异常的对象被创 建并且在导致该异常的方法中被抛出,而该方法可以选择自己处理异常或者传递该异常。

异常体系结构

Java异常层次结构图

技术图片

技术图片

Throwable是所有异常类型的子类
它分成了两个不同的分支
Error
Exception
其中又包含 运行时异常RuntimeException 和 非运行时异常。

Java异常又可以其中异常类分为 不受检查异常 Unchecked Exception 和检查异常 Checked Exception。

Error

Error类对象由 Java 虚拟机生成并抛出
无法处理的错误,只能实现避免
大多数错误与代码编写者所执行的操作无关。

  • JVM运行错误 Virtual MachineError
  • JVM内存溢出 OutOfMemoryError
  • JVM执行应用时的 定义错误 NoClassDefFoundError 和 链接错误 LinkageError等

Exception

分类:

? 编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化异常)

? 运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)

包含:

  • 数组下标越界 ArrayIndexOutOfBoundsException
  • 空指针异常 NullPointerException
  • 算数异常 ArithmeticException
  • 丢失资源 MissingResourceException
  • 找不到类 ClassNotFoundException

这些异常一般是由程序逻辑错误引起的,程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生

?

Error 和 Exception的区别:

? Error通常是灾难性的致命的错误,是程序无法控制和处理的当出现这些异常时,Java虚拟机(JVM)一般会选择终止线程;
? Exception通常是可以被程序处理的,并且在程序中应该尽可能的去处理这些异常。

检查异常和不受检查差异常

  1. 检查异常:在程序运行过程中,很容易出现的、情理可容的异常状况
    在一定程度上这种异常的 发生是可以预测的,并且一旦发生该种异常,就必须采取某种方式进行处理。

除了RuntimeException及其子类以外,其他的Exception类及其子类都属于检查异常。
当程序中可能出现这类异常,要么用try-catch捕获
要么用 throws 抛出,否则编译无法通 过。

  1. 不受检查异常:包括RuntimeException及其子类 和 Error。

不受检查异常为编译器不要求强制处理的异常
检查异常则是编译器要求必须处置的异常。

Java异常处理机制

java异常处理本质:抛出异常和捕获异常
对于所有的检查异常,Java规定:一个方法必须捕捉,或者声明抛出方法之外。

抛出异常

从当前环境中跳出,并把问题提交给上一级环境
抛出异常后, 会有几件事随之发生。

首先,是像创建普通的java对象一样将使用new在堆上创建一个异常对象
然后,当前的执行路径(已经无法继续下去了)被终止,并且从当前环境中弹出对异常对象的引用
最后,异常处理机制接管程序,并开始寻找异常处理程序 或者 异常处理器继续执行程序

捕获异常

异常处理器所能处理的异常类型方法抛出的异常类型相符时,即为合适的异常处理器。
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,直至找到合适异常处理器 执行异常的处理方法
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。

处理异常

? throw -- 用于方法内抛出异常。
? throws -- 用在方法声明中,用于声明该方法可能抛出的异常。
? try -- 用于监听。将要被监听的代码(可能抛出异常的代码)放在try语句块之内,当try语句块内发生异常 时,异常就被抛出。
? catch -- 用于捕获异常。catch用来捕获try语句块中发生的异常。
? ?nally -- 其代码块总是会被执行。
? 只有?nally块执行完成之后,才会回来执行try或者catch块中的return或者throw语句
? 如果?nally中使用了return或者throw等终止方法的语句,则就不会跳回执行,直接停止。

抛出异常throw

使用抛出异常的方式来告诉 调用方法者 。
只是一个提示而已。

使用格式:

throw new 异常类名(参数);

注意:
1.throw关键字必须写在方法的内部
2.throw关键字后边new的对象必须是Exception或者Exception的子类对象
3.throw关键字抛出指定的异常对象,我们就必须处理这个异常对象
第一种处理:(终止程序)throw关键字后边创建的是RuntimeException或者是 RuntimeException的子类对象,我们可以不处理,默认交给JVM处理(打印异常对象,中断程序)
第二种处理:throw关键字后边创建的是编译异常(写代码的时候报错),我们就必须处理这个异常,要么throws(给别人处理),要么try...catch(自己处理)

例如:

throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在,已超出范围");

throw的使用:

public class Demo03Throw {
    public static void main(String[] args) {
        //int[] arr = null;
        int[] arr = new int[3];
        int e = getElement(arr,3);
        System.out.println(e);
    }
    /*
        定义一个方法,获取数组指定索引处的元素
        参数:
            int[] arr
            int index
        以后(工作中)我们首先必须对方法传递过来的参数进行合法性校验
        如果参数不合法,那么我们就必须使用抛出异常的方式,告知方法的调用者,传递的参数有问题
        注意:
            NullPointerException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
            ArrayIndexOutOfBoundsException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
     */
    public static int getElement(int[] arr,int index){
        /*
            我们可以对传递过来的参数数组,进行合法性校验
            如果数组arr的值是null
            那么我们就抛出空指针异常,告知方法的调用者"传递的数组的值是null"
         */
        if(arr == null){
            throw new NullPointerException("传递的数组的值是null");
        }

        /*
            我们可以对传递过来的参数index进行合法性校验
            如果index的范围不在数组的索引范围内
            那么我们就抛出数组索引越界异常,告知方法的调用者"传递的索引超出了数组的使用范围"
         */
        if(indexarr.length-1){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的索引超出了数组的使用范围");
        }

        int ele = arr[index];
        return ele;
    }
}

声明异常throws

将异常交给 调用者所处的方法 解决。
如果方法内通过throw抛出了编译时异常,而没有捕获处理(稍后讲解该方式),那么必须通过throws进行声明,让调用者去处理。

关键字throws运用于方法声明,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).

注意:
1.throws关键字必须写在方法声明处
2.throws关键字后边声明的异常必须是Exception或者是Exception的子类
3.方法内部如果抛出了多个异常对象,那么throws后边必须也声明多个异常
如果抛出的多个异常对象有子父类关系,那么直接声明父类异常即可
4.调用了一个声明抛出异常的方法,我们就必须的处理声明的异常
要么继续使用throws声明抛出,交给方法的调用者处理,最终交给JVM
要么try...catch自己处理异常

声明异常格式:

修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{   }	

声明异常的代码演示:

public class ThrowsDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        read("a.txt");
    }

    // 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

throws用于进行异常类的声明,若该方法可能有多种异常情况产生,那么在throws后面可以写多个异常类,用逗号隔开。

public class ThrowsDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        read("a.txt");
    }

    public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
        if (!path.equals("b.txt")) {
            throw new IOException();
        }
    }
}

捕获异常try…catch

匹配相应的异常 并对其进行处理。

语法:

try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型  e){
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

try:该代码块中编写可能产生异常的代码

catch:对捕获到的异常进行处理。

例如:

public class TryCatchDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {// 当产生异常时,必须有处理方式。要么捕获,要么声明。
            read("b.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢?
          	//try中抛出的是什么异常,在括号中就定义什么异常类型
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我们 当前的这个方法中 有异常  有编译期异常
     */
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

如何获取异常信息:

Throwable类中定义了一些查看方法:

  • public String getMessage():获取异常的描述信息,原因(提示给用户的时候,就提示错误原因。

  • public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

  • public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。

? 包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

finally 代码块

finally:有一些特定的代码无论异常是否发生,都需要执行。另外,因为异常会引发程序跳转,导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的,在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。

什么时候的代码必须最终执行?

当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。

finally的语法:

try...catch....finally:自身需要处理异常,最终还得关闭资源。

注意:finally不能单独使用。

比如在我们之后学习的IO流中,当打开了一个关联文件的资源,最后程序不管结果如何,都需要把这个资源关闭掉。

finally代码参考如下:

public class TryCatchDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            read("a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            //抓取到的是编译期异常  抛出去的是运行期 
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            System.out.println("不管程序怎样,这里都将会被执行。");
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我们 当前的这个方法中 有异常  有编译期异常
     */
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法,此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。

异常注意事项

  • 多个异常使用捕获又该如何处理呢?

    1. 多个异常分别处理。
    2. 多个异常一次捕获,多次处理。
    3. 多个异常一次捕获一次处理。

    一般我们是使用一次捕获多次处理方式,格式如下:

    try{
         编写可能会出现异常的代码
    }catch(异常类型A  e){  当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获.
         处理异常的代码
         //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
    }catch(异常类型B  e){  当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获.
         处理异常的代码
         //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
    }
    

    注意:这种异常处理方式,catch中异常类型的顺序应该是
    先小后大,即先子类后父类

  • 运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。

  • 如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.

  • 如果父类抛出了多个异常, 子类重写父类方法时
    抛出 父类相同的异常父类异常的子类不抛出异常

  • 父类方法没有抛出异常,子类重写父类该方法时也不可抛出异常。
    此时子类产生该异常,只能捕获处理,不能声明抛出

自定义异常

概述

在开发中总是有些异常情况是java里没有定义好的。此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。
例如年龄负数问题,考试成绩负数问题等等。

自定义异常类也就是 在开发中 根据自己业务的异常情况 定义的异常类。

如何定义

格式:

public class XXXExcepiton extends Exception | RuntimeException{
           //添加一个空参数的构造方法
           //添加一个带异常信息的构造方法

}

注意:
1.自定义异常类一般都是以Exception结尾,说明该类是一个异常类
2.自定义异常类,必须的继承Exception或者RuntimeException
继承Exception:那么自定义的异常类就是一个编译期异常,如果方法内部抛出了编译期异常,就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch
继承RuntimeException:那么自定义的异常类就是一个运行期异常,无需处理,交给虚拟机处理(中断处理)

public class RegisterException extends /*Exception*/ RuntimeException{
    //添加一个空参数的构造方法
    public RegisterException(){
        super();
    }
    /*
        添加一个带异常信息的构造方法
        查看源码发现,所有的异常类都会有一个带异常信息的构造方法,
        方法内部会调用父类带异常信息的构造方法,
        让父类来处理这个异常信息
     */
    public RegisterException(String message){
        super(message);
    }
}

练习

要求:我们模拟注册操作,如果用户名已存在,则抛出异常并提示:亲,该用户名已经被注册。

首先定义一个登陆异常类RegisterException:

// 业务逻辑异常
public class RegisterException extends Exception {
    /**
     * 空参构造
     */
    public RegisterException() {
    }

    /**
     *
     * @param message 表示异常提示
     */
    public RegisterException(String message) {
        super(message);
    }
}

模拟登陆操作,使用数组模拟数据库中存储的数据,并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。

public class Demo {
    // 模拟数据库中已存在账号
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
   
    public static void main(String[] args) {     
        //调用方法
        try{
              // 可能出现异常的代码
            checkUsername("nill");
            System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
        }catch(RegisterException e){
            //处理异常
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //判断当前注册账号是否存在
    //因为是编译期异常,又想调用者去处理 所以声明该异常
    public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
        for (String name : names) {
            if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
                throw new RegisterException("亲"+name+"已经被注册了!");
            }
        }
        return true;
    }
}

七、Java异常机制

标签:查看   虚拟机   trace   element   start   static   dem   oid   获取   

原文地址:https://www.cnblogs.com/feifan666/p/14409392.html


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