异常

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。

比如说,你的代码少了一个分号,那么运行出来结果是提示是错误 java.lang.Error ;如果你用

System.out.println(11/0) ,那么你是因为你用0做了除数,会抛出

java.lang.ArithmeticException 的异常。

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。

这些异常有的是因为用户错误引起,有的是程序错误引起的,还有其它一些是因为物理错误引起的。

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。异常指不期而至的各种状况,如:文件找不到、网络连接失败、除0操作、非法参数等。异常是一个事件,它发生在程序运行期间,干扰了正常的指令流程。Java语言在设计的当初就考虑到这些问题,提出异常处理的框架的方案,所有的异常都可以用一个异常类来表示,不同类型的异常对应不同的子类异常(目前我们所说的异常包括错误概念),定义异常处理的规范,在 JDK1.4 版本以后增加了异常链机制,从而便于跟踪异常。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把异常当作对象来处理,并定义一个基类 java.lang.Throwable 作为所有异常的超类。

在Java API中已经定义了许多异常类,这些异常类分为两大类,错误Error和异常Exception

Java异常层次结构图:

从图中可以看出所有异常类型都是内置类 Throwable 的子类,因而 Throwable 在异常类的层次结

构的顶层。

接下来 Throwable 分成了两个不同的分支,一个分支是Error,它表示不希望被程序捕获或者是程序

无法处理的错误。另一个分支是Exception,它表示用户程序可能捕捉的异常情况或者说是程序可以处

理的异常

其中异常类 Exception 又分为运行时异常( RuntimeException )和非运行时异常。Java异常又可以

分为不受检查异常( Unchecked Exception )和检查异常( Checked Exception )。

异常之间的区别与联系

Error

Error 类对象由 Java 虚拟机生成并抛出,大多数错误与代码编写者所执行的操作无关。

比如说:

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;

还有发生在虚拟机试图执行应用时,如类定义错误( NoClassDefFoundError )、链接错误

( LinkageError )。这些错误是不可查的,因为它们在应用程序的控制和处理能力之 外,而且绝大

多数是程序运行时不允许出现的状况。

对于设计合理的应用程序来说,即使确实发生了错误,本质上也不应该试图去处理它所引起的异常状

况。在Java中,错误通常是使用 Error 的子类描述。

Exception

在 Exception 分支中有一个重要的子类 RuntimeException (运行时异常),该类型的异常自动

为你所编写的程序定义 ArrayIndexOutOfBoundsException (数组下标越界)、

NullPointerException (空指针异常)

ArithmeticException (算术异常)、 MissingResourceException (丢失资源)、

ClassNotFoundException (找不到类)等异常,这些异常是不检查异常,程序中可以选择捕获处

理,也可以不处理。

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;而

RuntimeException 之外的异常我们统称为非运行时异常,类型上属于 Exception 类及其子类,

从程序语法角度讲是必须进行处理的异常,如果不处理,程序就不能编译通过。如

IOException 、 SQLException 等以及用户自定义的 Exception 异常,一般情况下不自定义检

查异常。

注意: 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 通常情况下是可

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异常

检查异常:在正确的程序运行过程中,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。

解析: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,要么使用try-catch语句进行捕获,要么用throws子句抛出,否则编译无法通

过。

不受检查异常:包括RuntimeException及其子类和Error。

分析: 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

抛出异常

要理解抛出异常,首先要明白什么是异常情形(exception condition),它是指阻止当前方法或作用域

继续执行的问题。其次把异常情形和普通问题相区分,普通问题是指在当前环境下能得到足够的信息,

总能处理这个错误。

对于异常情形,已经无法继续下去了,因为在当前环境下无法获得必要的信息来解决问题,你所能做的

就是从当前环境中跳出,并把问题提交给上一级环境,这就是抛出异常时所发生的事情。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。此时,异常处理机制接管

程序,并开始寻找一个恰当的地方继续执行程序,

这个恰当的地方就是异常处理程序或者异常处理器,它的任务是将程序从错误状态中恢复,以使程序要

么换一种方式运行,要么继续运行下去。

捕获异常

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。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。

注意:

对于 运行时异常 、 错误 和 检查异常 ,Java技术所要求的异常处理方式有所不同

由于运行时异常及其子类的不可查性,为了更合理、更容易地实现应用程序,Java规定,运行时异常将

Java运行时系统自动抛出,允许应用程序忽略运行时异常。

对于方法运行中可能出现的 Error ,当运行方法不欲捕捉时,Java允许该方法不做任何抛出声明。因

为,大多数 Error 异常属于永远不能被允许发生的状况,也属于合理的应用程序不该捕捉的异常。

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。也就是说,当一个方法 选择不捕捉检查异常时,它必须声明将抛出异常。

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。

finally -- finally语句块总是会被执行。它主要用于回收在try块里打开的物力资源(如数据库连接、网络

连接和磁盘文件)。只有fifinally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fifinally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。

throw -- 用于抛出异常。

throws -- 用在方法签名中,用于声明该方法可能抛出的异常。

处理异常

try -catch

try{
   //
   code that might generate exceptions
}
catch(Exception e){
   //the code of handling exception1
}catch(Exception e){
   //the code of handling exception2
}

要明白异常捕获,还要理解 监控区域 (guarded region)的概念。它是一段可能产生异常的代码,

并且后面跟着处理这些异常的代码。

因而可知,上述 try-catch 所描述的即是监控区域,关键词 try 后的一对大括号将一块可能发生

异常的代码包起来,即为监控区域。Java方法在运行过程中发生了异常,则创建异常对象。

将异常抛出监控区域之外,由Java运行时系统负责寻找匹配的 catch 子句来捕获异常。若有一个

catch 语句匹配到了,则执行该 catch 块中的异常处理代码,就不再尝试匹配别的 catch 块

了。

匹配原则:如果抛出的异常对象属于 catch 子句的异常类,或者属于该异常类的子类,则认为生成

的异常对象与 catch 块捕获的异常类型相匹配。

【演示】

public class TestException { 
   public static void main(String[] args) {
       int a = 1;
       int b = 0;
       try { // try监控区域
           if (b == 0) throw new ArithmeticException();
           // 通过throw语句抛出 异常
           System.out.println("a/b的值是:" + a / b);
           System.out.println("this will not be printed!");
      }
       catch (ArithmeticException e) {
           // catch捕捉异常
           System.out.println("程序出现异常,变量b不能为0!");
      }
       System.out.println("程序正常结束。");
  }
}
//输出 程序出现异常,变量b不能为0! 程序正常结束。

注意:显示一个异常的描述, Throwable 重载了 toString() 方法(由 Object 定义),所以

它将返回一个包含异常描述的字符串。例如,将前面的 catch 块重写成:

catch (ArithmeticException e) { 
   // catch捕捉异常
   System.out.println("程序出现异常"+e);
}
//输出
程序出现异常java.lang.ArithmeticException 程序正常结束。

算术异常属于运行时异常,因而实际上该异常不需要程序抛出,运行时系统自动抛出。如果不用try

catch程序就不会往下执行了。

【演示】

public class TestException { 
   public static void main(String[] args) {
       int a = 1;
       int b = 0;
       System.out.println("a/b的值是:" + a / b);
       System.out.println("this will not be printed!");
  }
}
结果:
   Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero at TestException.main(TestException.java:7)

使用多重的catch语句:很多情况下,由单个的代码段可能引起多个异常。处理这种情况,我们需要定

义两个或者更多的 catch 子句,每个子句捕获一种类型的异常,当异常被引发时,每个 catch 子

句被依次检查,第一个匹配异常类型的子句执行,当一个 catch 子句执行以后,其他的子句将被旁

路。

编写多重catch语句块注意事项:

顺序问题:先小后大,即先子类后父类

注意:

Java通过异常类描述异常类型。对于有多个 catch 子句的异常程序而言,应该尽量将捕获底层异常类

的 catch 子句放在前面,同时尽量将捕获相对高层的异常类的 catch 子句放在后面。否则,捕获

底层异常类的 catch 子句将可能会被屏蔽。

嵌套try语句: try 语句可以被嵌套。也就是说,一个 try 语句可以在另一个 try 块的内部。每

次进入 try 语句,异常的前后关系都会被推入堆栈。如果一个内部的 try 语句不含特殊异常的

catch 处理程序,堆栈将弹出,下一个 try 语句的 catch 处理程序将检查是否与之匹配。这个

过程将继续直到一个 catch 语句被匹配成功,或者是直到所有的嵌套 try 语句被检查完毕。如果

没有 catch 语句匹配,Java运行时系统将处理这个异常。

【演示】

class NestTry{ 
   public static void main(String[] args){
       try{
           int a = args.length;
           int b = 42 / a;
           System.out.println("a = "+ a);
           try{
               if(a == 1){
                   a = a/(a-a);
                        }
               if(a == 2){
                   int c[] = {1};
                   c[42] =99;
              }
          }
           catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
               System.out.println("ArrayIndexOutOfBounds :"+e);
          }
      }
       catch(ArithmeticException e){
           System.out.println("Divide by 0"+ e);
      }
  }
  }
//分析运行:
D:\java>java NestTry one
   a = 1
   Divide by 0java.lang.ArithmeticException: / by zero
D:\java>java NestTry one two
   a = 2
   ArrayIndexOutOfBounds :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 42

下面我们将对上述

例子进行修改,嵌套的 try 块移到方法nesttry()的内部:结果依旧相同!

class NestTry{ 
   static void nesttry(int a){
       try{
           if(a == 1){
           a = a/(a-a);
                    }
           if(a == 2){
               int c[] = {1};
               c[42] =99;
          }
      }
       catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
           System.out.println("ArrayIndexOutOfBounds :"+e);
      }
  }
   public static void main(String[] args){
       try{
           int a = args.length;
           int b = 42 / a;
           System.out.println("a = "+ a);
           nesttry(a); }catch(ArithmeticException e){
           System.out.println("Divide by 0"+ e);
      }
  }
}

thorw

到目前为止,我们只是获取了被Java运行时系统引发的异常。然而,我们还可以用 throw 语句抛出明

确的异常。

throws

如果一个方法可以导致一个异常但不处理它,它必须指定这种行为以使方法的调用者可以保护它们自己

而不发生异常。要做到这点,我们可以在方法声明中包含一个 throws 子句。

一个 throws 子句列举了一个方法可能引发的所有异常类型。这对于除了 Error 或

RuntimeException 及它们子类以外类型的所有异常是必要的。一个方法可以引发的所有其他类型的

异常必须在 throws 子句中声明,否则会导致编译错误。

【例子】

class TestThrows{ 
   static void throw1(){
       System.out.println("Inside throw1 . ");
       throw new IllegalAccessException("demo");
  }
   public static void main(String[] args){
       throw1();
  }
}

该例子中存在两个错误,首先,throw1()方法不想处理所导致的异常,因而它必须声明 throws 子句

来列举可能引发的异常即 IllegalAccessException ;其次, main() 方法必须定义

try/catch 语句来捕获该异常。

正确例子如下:

class TestThrows{ 
   static void throw1() throws IllegalAccessException {
       System.out.println("Inside throw1 . ");
       throw new IllegalAccessException("demo");
  }
   public static void main(String[] args){
       try {
           throw1();
          }
       catch(IllegalAccessException e ){
           System.out.println("Caught " + e);
      }
  }
}

throws 抛出异常的规则:

  • 如果是不受检查异常( unchecked exception ),即 Error 、 RuntimeException 或它

们的子类,那么可以不使用 throws 关键字来声明要抛出的异常,编译仍能顺利通过,但在运行

时会被系统抛出。

  • 必须声明方法可抛出的任何检查异常( checked exception )。即如果一个方法可能出现受可

查异常,要么用 try-catch 语句捕获,要么用 throws 子句声明将它抛出,否则会导致编译错

  • 仅当抛出了异常,该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异

常的时候,应该继续抛出,而不是囫囵吞枣。

  • 调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法,则不能声明与覆盖方法不同

的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。

finally

当异常发生时,通常方法的执行将做一个陡峭的非线性的转向,它甚至会过早的导致方法返回。例如,

如果一个方法打开了一个文件并关闭,然后退出,你不希望关闭文件的代码被异常处理机制旁路。

finally 关键字为处理这种意外而设计。

finally 创建的代码块在 try/catch 块完成之后另一个 try/catch 出现之前执行。

finally 块无论有没有异常抛出都会执行。如果抛出异常,即使没有 catch 子句匹配,

finally 也会执行。

一个方法将从一个 try/catch 块返回到调用程序的任何时候,经过一个未捕获的异常或者是一个明

确的返回语句, finally 子句在方法返回之前仍将执行。这在关闭文件句柄和释放任何在方法开始时

被分配的其他资源是很有用。

注意: finally 子句是可选项,可以有也可以无,但是每个 try 语句至少需要一个 catch 或

者 finally 子句。

【例子】

class TestFinally{ 
   static void proc1(){
       try{
           System.out.println("inside proc1");
           throw new RuntimeException("demo");
      }
       finally{
           System.out.println("proc1's finally");
      }
  }
   static void proc2(){
       try{
           System.out.println("inside proc2");
           return ;
      }
       finally{
           System.out.println("proc2's finally");
      }
  }
   static void proc3(){
       try{
           System.out.println("inside proc3");
          }
       finally{
           System.out.println("proc3's finally");
      }
  }
   public static void main(String [] args){
       try
      {
           proc1();
      }
       catch(Exception e){
           System.out.println("Exception caught");
      }
       proc2();
       proc3();
  }
}
结果: inside proc1
   proc1's finally
   Exception caught
   inside proc2
   proc2's finally
   inside proc3
   proc3's finally

注:如果 finally 块与一个 try 联合使用, finally 块将在 try 结束之前执行。

try, catch,finally ,return 执行顺序

1.执行try,catch , 给返回值赋值

2.执行finally

3.return

自定义异常

使用Java内置的异常类可以描述在编程时出现的大部分异常情况。除此之外,用户还可以自定义异常。

用户自定义异常类,只需继承 Exception 类即可。

在程序中使用自定义异常类,大体可分为以下几个步骤:

创建自定义异常类。

在方法中通过 throw 关键字抛出异常对象。

如果在当前抛出异常的方法中处理异常,可以使用 try-catch 语句捕获并处理;否则在方法的

声明处通过 throws 关键字指明要抛出给方法调用者的异常,继续进行下一步操作。

在出现异常方法的调用者中捕获并处理异常。

【举例】

class MyException extends Exception { 
   private int detail;
   MyException(int a){
       detail = a;
  }
   public String toString(){
       return "MyException ["+ detail + "]";
  }
}
public class TestMyException{
   static void compute(int a) throws MyException{
       System.out.println("Called compute(" + a + ")");
       if(a > 10){
           throw new MyException(a);
      }
       System.out.println("Normal exit!");
  }
   public static void main(String [] args){
       try{
           compute(1);
           compute(20);
      }
       catch(MyException me){
           System.out.println("Caught " + me);
      }
  }
}

【结果】

    Called compute(1) 
   Normal exit!
   Called compute(20)
   Caught MyException [20]

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