JDK源碼解析之 java.lang.Throwable

在 Java 中，所有的異常都有一個共同的祖先 Throwable（可拋出）。Throwable 指定代碼中可用異常傳播機制通過 Java 應用程序傳輸的任何問題的共性。

一、類定義

public class Throwable implements Serializable {}

Serializable：可被序列化的標志接口

二、成員變量

//靜態變量
//這兩個變量主要用于序列化
private static class SentinelHolder {public static final StackTraceElement STACK_TRACE_ELEMENT_SENTINEL =new StackTraceElement("", "", null, Integer.MIN_VALUE);public static final StackTraceElement[] STACK_TRACE_SENTINEL =new StackTraceElement[] {STACK_TRACE_ELEMENT_SENTINEL};
}
//一個空的StackTraceElement[]數組，用來初始化或者作為返回值。
private static final StackTraceElement[] UNASSIGNED_STACK = new StackTraceElement[0];
//一個空的只讀List，同樣用于初始化
private static final List<Throwable> SUPPRESSED_SENTINEL =Collections.unmodifiableList(new ArrayList<Throwable>(0));
//前兩個用于作為錯誤信息，后兩個作為printStackTrace方法的說明前綴使用
private static final String NULL_CAUSE_MESSAGE = "Cannot suppress a null exception.";
private static final String SELF_SUPPRESSION_MESSAGE = "Self-suppression not permitted";
private static final String CAUSE_CAPTION = "Caused by: ";
private static final String SUPPRESSED_CAPTION = "Suppressed: ";
//用作getSuppressed方法的返回值（當suppressedExceptions沒有元素時）
private static final Throwable[] EMPTY_THROWABLE_ARRAY = new Throwable[0];//實例變量
//用來保存棧信息的軌跡
private transient Object backtrace;	
//描述這個異常的信息
private String detailMessage;		
//描述這個異常由哪個Throwable導致，默認是this。
private Throwable cause = this;			
//異常拋出位置的棧信息，每個StackTraceElement代表一個棧信息，默認指向靜態常量UNASSIGNED_STACK，代表棧信息為空。
private StackTraceElement[] stackTrace = UNASSIGNED_STACK;		
//JDK 1.7引入的新特性。該List用來保存被屏蔽的異常對象，在try-catch語句中，如果try中拋出了異常，在執行流程轉移到方法棧上一層之前，finally語句塊會執行，但是，如果在finally語句塊中又拋出了一個異常，那么這個異常會覆蓋掉之前拋出的異常，這點很像finally中return的覆蓋。
private List<Throwable> suppressedExceptions = SUPPRESSED_SENTINEL;

三、構造方法

public Throwable() {fillInStackTrace();
}
/*** @param message 異常描述信息，該參數直接賦值給實例變量detailMessage*/
public Throwable(String message) {fillInStackTrace();detailMessage = message;
}
/*** @param message 異常描述信息，該參數直接賦值給實例變量detailMessage* @param cause 描述當前異常由哪個異常引發*/
public Throwable(String message, Throwable cause) {fillInStackTrace();detailMessage = message;this.cause = cause;
}
/*** @param cause 描述當前異常由哪個異常引發*/
public Throwable(Throwable cause) {fillInStackTrace();detailMessage = (cause==null ? null : cause.toString());this.cause = cause;
}
/*** @param message 異常描述信息，該參數直接賦值給實例變量detailMessage* @param cause 描述當前異常由哪個異常引發* @param enableSuppression 是否支持Suppress異常消息* @param writableStackTrace 是否調用fillInStackTrace使堆棧信息可以寫入*/
protected Throwable(String message, Throwable cause,boolean enableSuppression, boolean writableStackTrace) {if (writableStackTrace) {fillInStackTrace();} else {stackTrace = null;}detailMessage = message;this.cause = cause;if (!enableSuppression)suppressedExceptions = null;
}

Throwable提供了4個public構造器和1個protected構造器（該構造器由JDK1.7引入）。4個public構造器共同點就是都調用了fillInStackTrace方法。

fillInStackTrace會首先判斷stackTrace是不是為null，如果不為null則會調用native方法fillInStackTrace獲取當前堆棧信息。那么什么時候為null呢，答案是上面的protected構造器可以指定writableStackTrace為false，這樣stackTrace就為null了，就不會調用fillInStackTrace獲取堆棧信息。如果你不需要異常的棧信息，你也可以重寫這個方法，讓它直接返回this，畢竟異常的爬棧是一個開銷比較大的操作。

四、常用方法

1、printStackTrace方法

printStackTrace把傳入的輸入流用內部類WrappedPrintStream或WrappedPrintWriter包裝，主要用來實現printStackTrace方法在打印堆棧信息時的線程安全。

public void printStackTrace() {printStackTrace(System.err);
}public void printStackTrace(PrintStream s) {printStackTrace(new WrappedPrintStream(s));
}public void printStackTrace(PrintWriter s) {printStackTrace(new WrappedPrintWriter(s));
}private void printStackTrace(PrintStreamOrWriter s) {Set<Throwable> dejaVu = Collections.newSetFromMap(new IdentityHashMap<Throwable, Boolean>());dejaVu.add(this);synchronized (s.lock()) {s.println(this);StackTraceElement[] trace = getOurStackTrace();for (StackTraceElement traceElement : trace)s.println("\tat " + traceElement);for (Throwable se : getSuppressed())se.printEnclosedStackTrace(s, trace, SUPPRESSED_CAPTION, "\t", dejaVu);Throwable ourCause = getCause();if (ourCause != null)ourCause.printEnclosedStackTrace(s, trace, CAUSE_CAPTION, "", dejaVu);}
}
}

printStackTrace把傳入的輸入流用內部類WrappedPrintStream或WrappedPrintWriter包裝，主要用來實現printStackTrace方法在打印堆棧信息時的線程安全。

2、getMessage()和getLocalizedMessage()

默認條件下可以調用getMessage或getLocalizedMessage方法獲取detailMessage

public String getMessage() {return detailMessage;
}
public String getLocalizedMessage() {return getMessage();
}

3、getCause()和initCause()

通過構造器自定義cause。構造完成后，可以通過getCause方法訪問獲取，如果沒有指定cause，則返回null。

在構造完成后，也可通過initCause方法修改：修改cause的前提是必須在構造方法中沒有指定別的cause（即默認條件下cause為this），否則會拋出IllegalStateException異常。另外也不能修改cause為this。

public synchronized Throwable getCause() {return (cause == this ? null : cause);
}public synchronized Throwable initCause(Throwable cause) {if (this.cause != this)throw new IllegalStateException("Can't overwrite cause with " +Objects.toString(cause, "a null"), this);if (cause == this)throw new IllegalArgumentException("Self-causation not permitted", this);this.cause = cause;return this;
}

五、拓展

1.處理異常機制

在 Java 應用程序中，異常處理機制為：拋出異常，捕捉異常。

拋出異常：當一個方法出現錯誤引發異常時，方法創建異常對象并交付運行時系統，異常對象中包含了異常類型和異常出現時的程序狀態等異常信息。運行時系統負責尋找處置異常的代碼并執行。throws，throw

? 捕獲異常：在方法拋出異常之后，運行時系統將轉為尋找合適的異常處理器（exception handler）。潛在的異常處理器是異常發生時依次存留在調用棧中的方法的集合。當異常處理器所能處理的異常類型與方法拋出的異常類型相符時，即為合適的異常處理器。運行時系統從發生異常的方法開始，依次回查調用棧中的方法，直至找到含有合適異常處理器的方法并執行。當運行時系統遍歷調用棧而未找到合適的異常處理器，則運行時系統終止。同時，意味著Java程序的終止。try…catch

? 對于運行時異常、錯誤或可查異常，Java技術所要求的異常處理方式有所不同。

? 由于運行時異常的不可查性，為了更合理、更容易地實現應用程序，Java規定，運行時異常將由Java運行時系統自動拋出，允許應用程序忽略運行時異常。

? 對于方法運行中可能出現的Error，當運行方法不欲捕捉時，Java允許該方法不做任何拋出聲明。因為，大多數Error異常屬于永遠不能被允許發生的狀況，也屬于合理的應用程序不該捕捉的異常。

? 對于所有的可查異常，Java規定：一個方法必須捕捉，或者聲明拋出方法之外。也就是說，當一個方法選擇不捕捉可查異常時，它必須聲明將拋出異常。

? 能夠捕捉異常的方法，需要提供相符類型的異常處理器。所捕捉的異常，可能是由于自身語句所引發并拋出的異常，也可能是由某個調用的方法或者Java運行時系統等拋出的異常。也就是說，一個方法所能捕捉的異常，一定是Java代碼在某處所拋出的異常。簡單地說，異常總是先被拋出，后被捕捉的。

? 任何Java代碼都可以拋出異常，如：自己編寫的代碼、來自Java開發環境包中代碼，或者Java運行時系統。無論是誰，都可以通過Java的throw語句拋出異常。

? 從方法中拋出的任何異常都必須使用throws子句。

? 捕捉異常通過try-catch語句或者try-catch-finally語句實現。

? 總體來說，Java規定：對于可查異常必須捕捉、或者聲明拋出。允許忽略不可查的RuntimeException和Error。

try {  // 可能會發生異常的程序代碼  
} catch (Type1 id1){  // 捕獲并處置try拋出的異常類型Type1  
}  
catch (Type2 id2){  //捕獲并處置try拋出的異常類型Type2  
}