Java 最全异常讲解

1. 导引问题

实际工作中，遇到的情况不可能是非常完美的。比如：你写的某个模块，用户输入不一定符合你的要求、你的程序要打开某个文件，这个文件可能不存在或者文件格式不对，你要读取数据库的数据，数据可能是空的等。我们的程序再跑着，内存或硬盘可能满了。等等。

软件程序在运行过程中，非常可能遇到刚刚提到的这些异常问题，我们叫异常，英文是：Exception，意思是例外。这些，例外情况，或者叫异常，怎么让我们写的程序做出合理的处理。而不至于程序崩溃。

1.1 常见的错误：

1. 用户输入错误
2. 设备错误。硬件问题，比如打印机关掉、服务器问题
3. 物理限制。磁盘满了
4. 代码限制。数组下标越界等

设计良好的程序应该在异常发生时提供处理这些错误的方法，使得程序不会因为异常的发生而终断或产生不可预见的结果。

如果没有异常处理机制，那么：

1.2 两个坏处：

1．逻辑代码和错误处理代码放一起！

2．程序员本身需要考虑的例外情况较复杂，对程序员本身要求较高！

异常机制就是当程序出现错误，程序如何安全退出的机制。

2. 异常（Exception）的概念

Java 如何处理异常？

第一个异常示例和解析：

public static void main(String[]args){
    int i=1/0;
}
执行上述代码的异常信息如下：
Exception in thread"main"java.lang.ArithmeticException:/by zero at chuji.BubbleSort.main(BubbleSort.java:11)

Java 是采用面向对象的方式来处理异常的。

3. 处理过程

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。

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。

4. 异常分类

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。

异常类之间的关系图

图引用链接：https://www.cnblogs.com/hwaggLee/p/4509038.html

4.2 Error

Error 类层次描述了 Java 运行时系统内部错误和资源耗尽错误。这类错误是我们无法控制的，同时也是非常罕见的错误。所以在编程中，不去处理这类错误。

Error 表明系统 JVM 已经处于不可恢复的崩溃状态中。我们不需要管他。

打开 JDK 的：java.lang.error，查看他的所有子类。

4.3 Exception

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。

4.4 Error 和 Exception 的区别

我开着车走在路上，一头猪冲在路中间，我刹车。这叫一个异常。

我开着车在路上，发动机坏了，我停车，这叫错误。系统处于不可恢复的崩溃状态。发动机什么时候坏？我们普通司机能管吗？不能。发动机什么时候坏是汽车厂发动机制造商的事。

4.4.1 Runtime Exception

出现 RuntimeException 就一定是你的问题，可以不捕获，因为小心点这些异常是可以避免的。 派生于RuntimeException 的异常。是一类特殊的异常，如被 0 除、数组下标超范围等，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，因为只有小心点，这些异常都是可以避免的，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,所有这类异常都继承自java.lang.RuntimeException。

常见的运行时异常有：

1. ArithmeticException

   如试图除以0

2. NullPointerException

   当程序访问一个空对象的成员变量或方法，访问一个空数组的成员时发生

3. ClassCastException

   发生多态后，如果强制转化的并不是父类的子类时发生。编译的时候可以通过，因为编译的时候并不会检查类型转化的问题

4. ArrayIndexOutOfBoundsException

   访问的元素下表超过数组长度

5. NumberFormatException

   数字格式异常！

心得：

大家平时在遇到 NullPointerException，也就是空指针的问题时，不要只记得百度，应该从报错的地方去分析自己的代码，因为空指针其实是你的代码写的不严谨造成的。空指针解决方案：Debug，看你对应的值是否为 null。

4.4.2 Checked Exception

所有不是 Runtime Exception 的异常，统称为 Checked Exception，又被称为“已检查异常”。 这类异常的产生不是程序本身的问题，通常由外界因素造成的。为了预防这些异常产生时，造成程序的中断或得到不正确的结果，Java 要求编写可能产生这类异常的程序代码时，一定要去做异常的处理。

编译器将检查是否为所有已检查异常提供异常处理。

这一类异常，我们必须捕获进行处理。

Java 语言将派生于 RuntimeException 类或 Error 类的所有异常称为“未检查异常”。

5. 异常的处理办法之一：捕获异常

5.1 try

try 语句指定了一段代码，该段代码就是一次捕获并处理的范围。在执行过程中，当任意一条语句产生异常时，就会跳过该段中后面的代码。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：当异常处理的代码执行结束以后，是不会回到try语句去执行尚未执行的代码。

5.2 catch

1、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。

2.、常用方法：

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。

这些方法均继承自 Throwable 类

3、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（父类），越放在下面。再不然就直接把多余的catch 省略掉。

5.3 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：文件流、释放数据库连接等。

5.4 典型代码

public class TestException {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader reader = null;
        try {
            reader = new FileReader("d:/a.txt");
            char temp = (char) reader.read();
            System.out.println("读出的内容：" + temp);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("文件没有找到！！");
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("文件读取错误！");
        } finally {
            System.out.println(" 不管有没有异常，我肯定会被执行！");
            try {
                reader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

5.5 try, catch,finally ,return 执行顺序

执行顺序：

1．执行 try，catch ， 给返回值赋值

2．执行finally

3．return

6. 异常的处理办法之二：声明异常(throws 子句)

当 Checked Exception 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-chatch-finally 由这个方法处理异常。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。

6.1 典型代码

public class FileTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            readFile("d:/a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("所需要的文件不存在！");
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("文件读写出错误！");
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void readFile(String fileName) throws IOException {
        FileReader in = new FileReader(fileName);
        try {
            int tem = 0;
            tem = in.read();
            while (tem != -1) {
                System.out.println((char) tem);
                tem = in.read();
            }
        } finally {
            in.close();
        }
    }
}

6.2 方法重写中声明异常原则

子类声明的异常范围不能超过父类声明的范围。包含如下意思：

1. 父类没有声明异常，子类也不能；
2. 不可抛出原有方法抛出异常类的父类或上层类
3. 抛出的异常类型的数目不可以比原有的方法抛出的还多（不是指个数）

7. 异常的处理办法之三：手动抛出异常(throw子句)

Java 异常类对象除在程序执行过程中出现异常时由系统自动生成并抛出，也可根据需要手工创建并抛出。

在捕获一个异常前，必须有一段代码先生成异常对象并把它抛出。这个过程我们可以手工做，也可以由 JRE 来实现，但是他们调用的都是 throw 子句。

对于一个已经存在的异常类，抛出该类异常对象过程如下：

1. 找到一个合适的异常类。

2. 创建一个该类的对象。

3. 将对象抛出

File f=new File("c:/tt.txt");
if(!f.exists()){
    try{
        throw new FileNotFoundException("File can't be found!");
    }catch(FileNotFoundException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

8. 自定义异常

在程序中，可能会遇到任何标准异常类都没有充分的描述清楚的问题，这种情况下可以创建自己的异常类。

怎么做：

从 Exception 类或者它的子类派生一个子类即可

习惯上，定义的类应该包含 2 个构造器：一个是默认的构造器，另一个是带有详细信息的构造器。

典型代码

class IllegalAgeException extends Exception {
    public IllegalAgeException() {
    }

    public IllegalAgeException(String msg) {
        super(msg);
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(int age) {
        if (age < 0) throw new IllegalAgeException("人的年龄不应该为负数");
        this.age = age;
    }

    public String toString() {
        return "name is " + name + " and age is " + age;
    }
}

public class MyExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person();
        try {
            p.setName("Lincoln");
            p.setAge(-1);
        } catch (IllegalAgeException e) {
            e.printStackTrace();
            System.exit(-1);
        }
        System.out.println(p);
    }
}

9. 使用异常机制建议

1. 要避免使用异常处理代替错误处理，这样会降低程序的清晰性，并且效率低下( Java 是采用面向对象的方式来处理异常的，所以也是会有一定的开销)
2. 只在异常情况下使用异常机制
3. 不要进行小粒度的异常处理---应该将整个任务尽可能包装在一个 Try 语句块中
4. 异常往往在低层抛出，高层处理(捕获)

10. 总结

• 一个图
• 五个关键字（try, catch, finally, throws, throw）
• 先逮小的（子类），再逮大的（父类）
• 异常和重写的关系
• 自定义异常

现在的喜欢，其实不是真正的喜欢，只是因为不了解而已，真正的喜欢，是建立在非常了解的基础上。了解 java 基础，喜欢上编程，不再迷茫。

喜欢文章的话可以扫描关注微信公众号

搜索微信公众号：Java知其所以然，可免费领取某课、Java 后端面经等资源，还有统一环境（教你怎么配置一套开发环境）视频领取。