【JavaSE】基礎筆記 - 異常（Exception）

?目錄

1、異常的概念和體系結構

1.1、異常的概念

1.2、?異常的體系結構

1.3 異常的分類?

2、異常的處理

2.1、防御式編程

2.2、異常的拋出

2.3、異常的捕獲

2.3.1、異常聲明throws

2.3.2、try-catch捕獲并處理

3、自定義異常類

1、異常的概念和體系結構

1.1、異常的概念

在日常開發中，絞盡腦汁將代碼寫的盡善盡美，在程序運行過程中，難免會出現一些奇奇怪怪的問題。有時通過代碼很難去控制，比如：數據格式不對、網絡不通暢、內存報警等。

當出現這些問題時，JVM虛擬機會自動捕獲這些問題并拋出錯誤信息。在Java中，將程序執行過程中發生的不正常行為稱為異常。

例如：

（1）算術異常

System.out.println(10 / 0);

（2）數組越界異常

int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);

（3）空指針異常

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

從上述過程中可以看到，java中不同類型的異常，都有與其對應的類來進行描述。?

1.2、?異常的體系結構

異常種類繁多，為了對不同異常或者錯誤進行很好的分類管理，Java內部維護了一個異常的體系結構：

從上圖中可以看到：

Throwable：是異常體系的頂層類，其派生出兩個重要的子類, Error 和 Exception
Error：指的是Java虛擬機無法解決的嚴重問題，比如：JVM的內部錯誤、資源耗盡等，典型代表：StackOverflowError和OutOfMemoryError，一旦發生回力乏術。
Exception：異常產生后程序員可以通過代碼進行處理，使程序繼續執行。比如：感冒、發燒。我們平時所說的異常就是Exception。

1.3 異常的分類?

異常可能在編譯時發生，也可能在程序運行時發生，根據發生的時機不同，可以將異常分為：

1. 編譯時異常

在程序編譯期間發生的異常，稱為編譯時異常，也稱為受檢查異常(Checked Exception)

2. 運行時異常

在程序執行期間發生的異常，稱為運行時異常，也稱為非受檢查異常(Unchecked Exception)
RunTimeException以及其子類對應的異常，都稱為運行時異常。

比如：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。

注意：編譯時出現的語法性錯誤，不能稱之為異常。例如將 System.out.println 拼寫錯了, 寫成了system.out.println. 此時編譯過程中就會出錯, 這是 "編譯期" 出錯。而運行時指的是程序已經編譯通過得到class 文件了, 再由 JVM 執行過程中出現的錯誤。

2、異常的處理

2.1、防御式編程

錯誤在代碼中是客觀存在的. 因此我們要讓程序出現問題的時候及時通知程序猿。主要的方式

?1. LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的檢查。即：事前防御型

boolean ret = false;ret = 登陸游戲();if (!ret) {處理登陸游戲錯誤;return;}ret = 開始匹配();if (!ret) {處理匹配錯誤;return;}ret = 游戲確認();if (!ret) {處理游戲確認錯誤;return;}ret = 選擇英雄();if (!ret) {處理選擇英雄錯誤;return;}ret = 載入游戲畫面();if (!ret) {處理載入游戲錯誤;return;}

?缺陷：正常流程和錯誤處理流程代碼混在一起, 代碼整體顯的比較混亂。

2. EAFP: It's Easier to Ask Forgiveness than Permission. "事后獲取原諒比事前獲取許可更容易". 也就是先操作, 遇到問題再處理. 即：事后認錯型

        try {登陸游戲();開始匹配();游戲確認();選擇英雄();載入游戲畫面();
...} catch (登陸游戲異常) {處理登陸游戲異常;} catch (開始匹配異常) {處理開始匹配異常;} catch (游戲確認異常) {處理游戲確認異常;} catch (選擇英雄異常) {處理選擇英雄異常;} catch (載入游戲畫面異常) {處理載入游戲畫面異常;}

優勢：正常流程和錯誤流程是分離開的, 程序員更關注正常流程，代碼更清晰，容易理解代碼?

2.2、異常的拋出

在編寫程序時，如果程序中出現錯誤，此時就需要將錯誤的信息告知給調用者，比如：參數檢測。
在Java中，可以借助throw關鍵字，拋出一個指定的異常對象，將錯誤信息告知給調用者。具體語法如下：

throw new XXXException("異常產生的原因");

【注意事項】

throw必須寫在方法體內部
拋出的對象必須是Exception 或者 Exception 的子類對象
如果拋出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子類，則可以不用處理，直接交給JVM來處理
如果拋出的是編譯時異常，用戶必須處理，否則無法通過編譯
異常一旦拋出，其后的代碼就不會執行（除非使用try-catch捕捉可能異常代碼）

2.3、異常的捕獲

異常的捕獲，也就是異常的具體處理方式。

主要有兩種：異常聲明throws 以及 try-catch捕獲處理。

2.3.1、異常聲明throws

處在方法聲明時參數列表之后，當方法中拋出編譯時異常，用戶不想處理該異常，此時就可以借助throws將異常拋給方法的調用者來處理。即當前方法不處理異常，提醒方法的調用者處理異常。

語法格式：
修飾符 返回值類型 方法名(參數列表) throws 異常類型1，異常類型2...{}

【注意事項】

throws必須跟在方法的參數列表之后。
聲明的異常必須是 Exception 或者 Exception 的子類。
方法內部如果拋出了多個異常，throws之后必須跟多個異常類型，之間用逗號隔開，如果拋出多個異常類型具有父子關系，直接聲明父類即可。
調用聲明拋出異常的方法時，調用者必須對該異常進行處理，或者繼續使用throws拋出。

2.3.2、try-catch捕獲并處理

throws對異常并沒有真正處理，而是將異常報告給拋出異常方法的調用者，由調用者處理。如果真正要對異常進行處理，就需要try-catch。

語法格式：

    public static void main(String[] args) {try {// 將可能出現異常的代碼放在這里} catch (要捕獲的異常類型 e) {// 如果try中的代碼拋出異常了，此處catch捕獲時異常類型與try中拋出的異常類型一致時，或者是try中拋出異常的基類時，就會被捕獲到// 對異常就可以正常處理，處理完成后，跳出try-catch結構，繼續執行后序代碼} finally {// 此處代碼一定會被執行到}// 后序代碼// 當異常被捕獲到時，異常就被處理了，這里的后序代碼一定會執行// 如果捕獲了，由于捕獲時類型不對，那就沒有捕獲到，這里的代碼就不會被執行}

finally是什么？

finally中代碼是一定會被執行的。

在寫程序時，有些特定的代碼，不論程序是否發生異常，都需要執行，比如程序中打開的資源：網絡連接、數據庫連接、IO流等，在程序正常或者異常退出時，必須要對資源進進行回收。另外，因為異常會引發程序的跳轉，可能導致有些語句執行不到，finally就是用來解決這個問題的。?

注意：不是說放在try中的代碼就一定會拋出異常，只是在try內寫的代碼在拋出異常時會被捕捉到。需要理解一個誤區。?

關于異常的處理方式

異常的種類有很多, 我們要根據不同的業務場景來決定.

對于比較嚴重的問題(例如和算錢相關的場景), 應該讓程序直接崩潰, 防止造成更嚴重的后果

對于不太嚴重的問題(大多數場景), 可以記錄錯誤日志, 并通過監控報警程序及時通知程序猿

對于可能會恢復的問題(和網絡相關的場景), 可以嘗試進行重試。

我們記錄的錯誤日志是出現異常的方法調用信息, 能很快速的讓我們找到出現異常的位置. 以后在實際工作中我們會采取更完備的方式來記錄異常信息。

【異常處理的流程總結】

程序先執行 try 中的代碼。
如果 try 中的代碼出現異常, 就會結束 try 中的代碼, 看和 catch 中的異常類型是否匹配。
如果找到匹配的異常類型, 就會執行 catch 中的代碼。
如果沒有找到匹配的異常類型, 就會將異常向上傳遞到上層調用者。
無論是否找到匹配的異常類型, finally 中的代碼都會被執行到(在該方法結束之前執行)。
如果上層調用者也沒有處理的了異常, 就繼續向上傳遞。
一直到 main 方法也沒有合適的代碼處理異常, 就會交給 JVM 來進行處理, 此時程序就會異常終止。

3、自定義異常類

自定義異常類必須繼承自Exception或者RunTimeException，并且實現一個帶有String類型參數的構造方法，參數含義：出現異常的原因

例如, 我們實現一個用戶登陸功能。

//用于判斷用戶名的異常類
public class UserNameException extends RuntimeException{public UserNameException() {super();}public UserNameException(String s) {super(s);}
}

//用于判斷密碼的異常類
public class UserPasswordException extends RuntimeException {public UserPasswordException() {super();}public UserPasswordException(String s) {super(s);}
}

用戶進行登錄，用戶名或者密碼錯誤時需要提示用戶名或密碼錯誤，但是如果直接使用println打印，那么只能知道錯了，但是無法得知是錯在哪一行，而使用自定義異常類就能解決這個問題，方便程序員在大型工程中快速找到報錯地方。

class Login {public String userName = "admin";public String passWord = "123456";public void login(String userName, String passWord) {if(!this.userName.equals(userName)) {//System.out.println("用戶名錯誤！");//使用自定義異常類來提示用戶名錯誤throw new UserNameException("用戶名錯誤！");}if(!this.passWord.equals(passWord)) {//System.out.println("密碼錯誤！");//使用自定義異常類來提示密碼錯誤throw new UserPasswordException("密碼錯誤！");}}
}public class Main {public static void main(String[] args) {try {Login l = new Login();l.login("admin", "123");} catch (UserNameException | UserPasswordException e) {e.printStackTrace();}}
}

?【運行結果】