⭐ 作者：小胡_不糊涂
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📀 收录专栏：浅谈Java
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1. 什么是异常
1.1 概念
在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。
比如写代码时经常会遇到的：
- 算术异常
System.out.println(10 / 0);
//分母不能为0
- 数组越界异常
int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);
//arr数组大小为3,打印arr[100]明显超过数组大小
- 空指针异常
int[] arr = null;
System.out.println(arr.length);
//空指针没有大小
🍩java中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述。
1.2 异常的体系结构
异常种类繁多，为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理，Java内部维护了一个异常的体系结构：
从上图中可以看到：
- Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception。
- Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表：StackOverflowError和OutOfMemoryError，一旦发生，就无法挽回。
- Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。比如：感冒、发烧。我们平时所说的异常就是Exception。
1.3 异常的分类
- 编译时异常
在程序编译期间发生的异常，称为编译时异常，也称为受检查异常(Checked Exception)
public class Person {
private String name;
private String gender;
int age;
// 想要让该类支持深拷贝，覆写Object类的clone方法即可
@Override
public Person clone() {
return (Person)super.clone();
}
}
//报错：未报告的异常错误java.lang.CloneNotSupportedException; 必须对其进行捕获或声明以便抛出
- 运行时异常
在程序执行期间发生的异常，称为运行时异常，也称为非受检查异常(Unchecked Exception)
RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。比如：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。
注： 编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了，写成了system.out.println，此时编译过程中就会出错，这是“编译期”出错。
而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. 异常处理
2.1 防御式编程
错误在代码中是客观存在的。因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿，其主要的方式有：
- LBYL: Look Before You Leap。在操作之前就做充分的检查。即：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;
}
ret = 游戏确认();
if (!ret) {
处理游戏确认错误;
return;
}
ret = 选择英雄();
if (!ret) {
处理选择英雄错误;
return;
}
ret = 载入游戏画面();
if (!ret) {
处理载入游戏错误;
return;
}
......
上述的正常流程和错误处理流程代码混在一起，代码整体显的比较混乱。这时就有：
- EAFP: It’s Easier to Ask Forgiveness than Permission. “事后获取原谅比事前获取许可更容易”。也就是先操作，遇到问题再处理。即：事后认错型
try {
登陆游戏();
开始匹配();
游戏确认();
选择英雄();
载入游戏画面();
...
} catch (登陆游戏异常) {
处理登陆游戏异常;
} catch (开始匹配异常) {
处理开始匹配异常;
} catch (游戏确认异常) {
处理游戏确认异常;
} catch (选择英雄异常) {
处理选择英雄异常;
} catch (载入游戏画面异常) {
处理载入游戏画面异常;
}
......
优势：正常流程和错误流程是分离开的，程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码。
在Java中，异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、final、throws。
🍩异常处理的核心思想就是 EAFP。
2.2 异常的抛出
在编写程序时，如果程序中出现错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者，比如：参数检测。
在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，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");
实例：实现一个获取数组中任意位置元素的方法。
public class Main {
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];
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3};
getElement(array, 3);
}
}
注：
- throw必须写在方法体内部
- 抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
- 如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给JVM来处理
- 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
- 异常一旦抛出，其后的代码就不会执行
2.3 异常的捕获
异常的捕获，也就是异常的具体处理方式，主要有两种：异常声明throws 以及 try-catch捕获处理。
2.3.1 异常声明throws
在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即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...{
}
实例：加载指定的配置文件config.ini
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
}
public void readConfig(){
}
}
注：
- throws必须跟在方法的参数列表之后
- 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
- 方法内部如果抛出了多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型具有父子关系，直接声明父类即可
public class Config {
File file;
// public void OpenConfig(String filename) throws IOException,FileNotFoundException{
// FileNotFoundException 继承自 IOException
public void OpenConfig(String filename) throws IOException{
if(filename.endsWith(".ini")){
throw new IOException("文件不是.ini文件");
}
if(filename.equals("config.ini")){
throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
}
// 打开文件
}
public void readConfig(){
}
}
- 调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛出。
public static void main(String[] args) throws IOException {
Config config = new Config();
config.openConfig("config.ini");
}
将光标放在抛出异常方法上，alt + Insert 可以快速处理异常：
2.3.2 try-catch捕获并处理
throws对异常并没有真正处理，而是将异常报告给抛出异常方法的调用者，由调用者处理。如果真正要对异常进行处理，就需要try-catch。
语法格式：
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中抛出异常的基类时，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：[]中表示可选项，可以添加，也可以不用添加
//try中的代码可能会抛出异常，也可能不会
实例：读取配置文件，如果配置文件名字不是指定名字，抛出异常，调用者进行异常处理。
public class Config {
File file;
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
}
public void readConfig(){
}
public static void main(String[] args) {
Config config = new Config();
try {
config.openConfig("config.txt");
System.out.println("文件打开成功");
} catch (IOException e) {
// 异常的处理方式
//System.out.println(e.getMessage()); // 只打印异常信息
//System.out.println(e); // 打印异常类型：异常信息
e.printStackTrace(); // 打印信息最全面
}
// 一旦异常被捕获处理了，此处的代码会执行
System.out.println("异常如果被处理了，这里的代码也可以执行");
}
}
注：
- try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行
- 如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配，即异常不会被成功捕获，也就不会被处理，继续往外抛，直到JVM收到后中断程序----异常是按照类型来捕获的
- try中可能会抛出多个不同的异常对象，则必须用多个catch来捕获----即多种异常，多次捕获
- 可以通过一个catch捕获所有的异常，即多个异常，一次捕获
2.3.3 finally
在写程序时，有些特定的代码，不论程序是否发生异常，都需要执行。
比如程序中打开的资源：网络连接、数据库连接、IO流等，在程序正常或者异常退出时，必须要对资源进进行回收。另外，因为异常会引发程序的跳转，可能导致有些语句执行不到，finally就是用来解决这个问题的。
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
}
实例：
public static void main(String[] args) {
try{
int[] arr = {1,2,3};
arr[100] = 10;
arr[0] = 10;
}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println(e);
}finally {
System.out.println("finally中的代码一定会执行");
}
System.out.println("如果没有抛出异常，或者异常被处理了，try-catch后的代码也会执行");
}
🍩finally中的代码一定会执行的，一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作。
2.4 异常的处理流程
- 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 中的代码，看和 catch 中的异常类型是否匹配。
- 如果找到匹配的异常类型，就会执行 catch 中的代码。
- 如果没有找到匹配的异常类型，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 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行)。
- 如果上层调用者也没有处理的了异常，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 来进行处理，此时程序就会异常终止。
3. 自定义异常类
Java 中虽然已经内置了丰富的异常类，但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构。
例如，实现一个用户登陆功能：
public class LogIn {
private String userName = "admin";
private String password = "123456";
public static void loginInfo(String userName, String password) {
if (!userName.equals(userName)) {
}
if (!password.equals(password)) {
}
System.out.println("登陆成功");
}
public static void main(String[] args) {
loginInfo("admin", "123456");
}
}
此时我们在处理用户名密码错误的时候可能就需要抛出两种异常。
我们可以基于已有的异常类进行扩展(继承)，创建和我们业务相关的异常类。
具体方式：
- 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，参数含义：出现异常的原因；
此时 login 代码可以改成:
public class LogIn {
private String userName = "admin";
private String password = "123456";
public static void loginInfo(String userName, String password)
throws UserNameException,PasswordException{
if (!userName.equals(userName)) {
throw new UserNameException("用户名错误！");
}
if (!password.equals(password)) {
throw new PasswordException("用户名错误！");
}
System.out.println("登陆成功");
}
public static void main(String[] args) {
try {
loginInfo("admin", "123456");
} catch (UserNameException e) {
e.printStackTrace();
} catch (PasswordException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
注：文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-678331.html
- 自定义异常通常会继承自 Exception 或者 RuntimeException
- 继承自 Exception 的异常默认是受查异常
- 继承自 RuntimeException 的异常默认是非受查异常
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-678331.html
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