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java语言进阶（五）_异常

第一章 异常

1.1 异常概念

  • 异常 ：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致JVM的非正常停止。

在Java等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。

异常指的并不是语法错误，语法错了，编译不通过，不会产生字节码文件，根本不能运行。

1.2 异常体系

异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。

Throwable体系：

  • Error: 严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
  • Exception: 表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。

Throwable中的常用方法：

  • public void printStackTrace():打印异常的详细信息。

    包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

  • public String getMessage():获取发生异常的原因。

    提示给用户的时候,就提示错误原因。

  • public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。

1.3 异常分类

常说的异常就是指Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。

异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常进行分类

  • 编译时期异常: checked异常。在编译时期，就会检查，如果没有处理异常，则编译失败。(如日期格式化异常)
  • 运行时期异常: runtime异常。在运行时期，检查异常。在编译时期，运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)

1.4 异常的产生过程解析

先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。

工具类

public class ArrayTools {
    // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

测试类

public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}

上述程序执行过程图解：

第二章 异常的处理

Java异常处理的五个关键字：try、catch、finally、throw、throws

2.1 抛出异常throw

在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。

使用格式：

throw new xxxException("异常产生的原因");

注意:

  1. throw关键字必须写在方法的内部

  2. throw关键字后边new的对象必须是Exception或者Exception的子类对象

  3. throw关键字抛出指定的异常对象，必须处理这个异常对象

    • throw关键字后边创建的是RuntimeException或者是 RuntimeException的子类对象，则可以不处理，默认交给JVM处理(打印异常对象，中断程序)
    • throw关键字后边创建的是编译异常(写代码的时候报错)，就必须处理这个异常，要么throws，要么try...catch。

例如一下两个异常均是运行期异常，不用处理，默认交给JVM处理。

throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");

示例：

以后(工作中)首先必须对方法传递过来的参数进行合法性校验。如果参数不合法，那么就必须使用抛出异常的方式，告知方法的调用者，传递的参数有问题。

public class ThrowDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个数组 
        int[] arr = {2,4,52,2};
        //根据索引找对应的元素 
        int index = 4;
        int element = getElement(arr, index);

        System.out.println(element);
        System.out.println("over");
    }
    /*
     * 根据 索引找到数组中对应的元素
     */
    public static int getElement(int[] arr,int index){ 
        if(arr == null){
            throw new NullPointerException("传递的数组的值是null");  // 交给JVM处理
        }

       	//判断  索引是否越界
        if(index<0 || index>arr.length-1){
             /*
             判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。
             此时会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。
              */
             throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的索引超出了数组的使用范围");
        }
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

注意：如果产生了问题，throw会将问题描述类即异常进行抛出，将问题返回给该方法的调用者。

调用者处理：1）进行捕获处理，2）继续将问题声明出去，使用throws声明处理。

2.2 Objects非空判断

Objects类，有一些静态方法，这些方法是null-save（空指针安全的）或null-tolerant（容忍空指针的）。在它的源码中，为对象为null的值进行了抛出异常操作。

  • public static <T> T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。

查看该方法源码，发现源码里为值是null的对象进行了抛出异常操作：

public static <T> T requireNonNull(T obj) {
    if (obj == null)
      	throw new NullPointerException();
    return obj;
}

示例：

import java.util.Objects;

public class Demo04Objects {
    public static void main(String[] args) {
        method(null);
    }

    public static void method(Object obj){
		
        //对传递过来的参数进行合法性判断,判断是否为null
        /*if(obj == null){
            throw new NullPointerException("传递的对象的值是null");
        }*/


		//直接调用对象即可，不用自己再写if语句判断！
		// 1）方法一
        Objects.requireNonNull(obj);
		// 2）方法二 （使用中选择一个方法即可）
        Objects.requireNonNull(obj,"传递的对象的值是null");   
    }
}

2.3 声明异常throws (第一种方式)

声明异常：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理（try...catch），那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。

关键字throws运用于方法声明之上，用于表示当前方法不处理异常，而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常)。

声明异常格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{   }

声明异常注意：

  1. throws关键字必须写在方法声明处。

  2. throws关键字后边声明的异常必须是Exception或者是Exception的子类。

  3. 方法内部如果抛出了多个异常对象，那么throws后边必须也声明多个异常。

    • 如果抛出的多个异常对象有子父类关系，那么直接声明父类异常即可。

  4. 调用了一个声明抛出异常的方法，就必须的处理声明的异常，有两种方式：

    • 1）继续使用throws声明抛出，交给方法的调用者处理，最终交给JVM。
    • 2）try...catch自己处理异常。

声明异常的代码演示：

public class ThrowsDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {   
        // 🍓 1）关键字在方法后声明 
        // 🍓 2）调用了一个声明抛出异常的方法【read()】，必须的处理声明的异常。因此main函数后也需要throws FileNotFoundException
        read("a.txt");
    }

    // 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {    🍓 1）关键字在方法后声明
        if (!path.equals("a.txt")) {
            // 假设  如果不是 a.txt ，认为该文件不存在，是一个错误，也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");  // 🍓 FileNotFoundException是编译异常，抛出了编译异常，就必须处理这个异常
                                                           // 🍓 可以使用throws继续声明抛出FileNotFoundException这个异常对象，让方法的调用者处理
        }
    }
}

throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。

public class ThrowsDemo2 {
    // 🍓 FileNotFoundException extends IOException extends Excepiton
    // 如果抛出的多个异常对象有子父类关系，那么直接声明父类异常即可
    // 🍓 三种写法：1）throws FileNotFoundException,IOException 2）throws IOException 3）throws Exception
    public static void main(String[] args) throws IOException {   
        read("a.txt");
    }

    public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
        if (!path.equals("a.txt")) {
            //假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
        /*
            如果传递的路径，不是.txt结尾。
            那么就抛出IO异常对象，告知方法的调用者，文件的后缀名不对。
         */
        if(!fileName.endsWith(".txt")){
            throw new IOException("文件的后缀名不对");
        }

        System.out.println("路径没有问题,读取文件");
    }
}

2.4 捕获异常try…catch（第二种方式）

异常出现，会立刻终止程序，所以要处理异常:

  1. 该方法不处理，而是声明抛出，由该方法的调用者来处理(throws)。该方法异常后面的代码不会继续执行！

  2. 在方法中使用try-catch的语句块来处理异常。

try-catch的方式就是捕获异常，方法自己处理异常。

  • 捕获异常：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理。

捕获异常语法如下(catch可以有多个)：

try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型  e){
     处理异常的代码
     // 记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}
...
catch(异常类型  e){
     处理异常的代码
     // 记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

try：该代码块中编写可能产生异常的代码。

catch：用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。

注意：

  1. try中可能会抛出多个异常对象，那么就可以使用多个catch来处理这些异常对象。

  2. 如果try中产生了异常，那么就会执行catch中的异常处理逻辑，执行完毕catch中的处理逻辑，继续执行try...catch之后的代码。
    如果try中没有产生异常，那么就不会执行catch中异常的处理逻辑，执行完try中的代码，继续执行try...catch之后的代码。

  3. try和catch都不能单独使用，必须连用。

演示如下：

public class TryCatchDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {// 当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
            read("b.txt");
        } catch (IOException e) { // try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型         	
            System.out.println("catch - 传递的文件后缀不是.txt");
            /*
            Throwable类中定义了3个异常处理的方法：
            1）
            System.out.println(e.getMessage());   //返回信息：文件的后缀名不对
            2）
            System.out.println(e.toString());     //返回信息：java.io.IOException: 文件的后缀名不对。【相当于重写Object类的toString】
            System.out.println(e);//              //返回信息：ava.io.IOException: 文件的后缀名不对
            3)
            e.printStackTrace();
                //输出：
                //java.io.IOException: 文件的后缀名不对
                    //at com.itheima.demo02.Exception.Demo01TryCatch.readFile(Demo01TryCatch.java:55)
                    //at com.itheima.demo02.Exception.Demo01TryCatch.main(Demo01TryCatch.java:27)
            */
        }
        System.out.println("over");
    }

    /*
       如果传递的路径,不是.txt结尾
       那么我们就抛出IO异常对象,告知方法的调用者,文件的后缀名不对

    */
    public static void readFile(String fileName) throws IOException {

        if(!fileName.endsWith(".txt")){
            throw new IOException("文件的后缀名不对");
        }

        System.out.println("路径没有问题，读取文件");
    }
}

如何获取异常信息：

Throwable类中定义了一些查看方法:

  • public String getMessage(): 返回此 throwable 的简短描述。即获取异常的描述信息、原因。

  • public String toString():返回此 throwable 的详细消息字符串。即获取异常的类型和异常描述信息。

  • public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台，JVM打印异常对象，默认此方法，打印的异常信息是最全面的。
    包含了异常的类型、异常的原因、还包括异常出现的位置，在开发和调试阶段，都得使用printStackTrace。

2.5 finally 代码块

finally：因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。然而有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。

什么时候的代码必须最终执行？

如在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等)，使用之后，最终关闭打开的资源。

finally的语法:

try{
      可能产生异常的代码
}catch(定义一个异常的变量,用来接收try中抛出的异常对象){
      异常的处理逻辑
      一般在工作中,会把异常的信息记录到一个日志中
}
...
catch(异常类名 变量名){

}finally{
      无论是否出现异常都会执行
}

注意:

  1. finally不能单独使用，必须和try一起使用。

  2. finally一般用于资源释放(资源回收)，无论程序是否出现异常，最后都要资源释放(IO)。

finally代码参考如下：

public class TryCatchDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            readFile("a.txt");
        } catch (IOException e) {
            //抓取到的是编译期异常  抛出去的是运行期 
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我们 当前的这个方法中 有异常  有编译期异常
     */
    /*
       如果传递的路径,不是.txt结尾
       那么我们就抛出IO异常对象,告知方法的调用者,文件的后缀名不对

    */
    public static void readFile(String fileName) throws IOException {

        if(!fileName.endsWith(".txt")){
            throw new IOException("文件的后缀名不对");
        }

        System.out.println("路径没有问题,读取文件");
}

只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法时，finally才不会执行，否则finally永远会执行。

2.6 异常注意事项

  • 多个异常捕获三种处理方法：

    1. 多个异常分别处理。
      即，一个异常写一个try...catch语句，有几个异常写几个try...catch语句。

    2. 多个异常一次捕获，多次处理。
      即，try...catch...catch处理，一个try多个catch处理多个异常。

    3. 多个异常一次捕获一次处理。
      即，只有一个catch，该catch异常类型为方法遇到所有异常类的父类。该父类异常可以同时捕获父类极其子类的异常。

    一般我们是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：

    try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型A  e){  当try中出现A类型异常，就用该catch来捕获。
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}catch(异常类型B  e){  当try中出现B类型异常，就用该catch来捕获。
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。

  • 运行时异常被抛出可以不处理，即不捕获也不声明抛出（throws）。默认交给虚拟机处理，程序中止。什么时候不抛出异常，再继续执行程序。

  • 如果finally有return语句，永远返回finally中的结果，避免该情况。

public class Demo02Exception {
    public static void main(String[] args) {
        int a = getA();
        System.out.println(a);
    }

    //定义一个方法,返回变量a的值
    public static int getA(){
        int a = 10;
        try{
            return a;
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e);
        }finally {
            //一定会执行的代码
            a = 100;
            return a;  //该程序永远返回100！
        }

    }
}

子父类异常

  • 如果父类抛出了多个异常，子类重写父类方法时：1）抛出和父类相同的异常 2）抛出父类异常的子类 3）不抛出异常。

  • 父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出。

  • 即：父类异常时什么样，子类异常就什么样！

public class Fu {
    public void show01() throws NullPointerException,ClassCastException{}
    public void show02() throws IndexOutOfBoundsException{}
    public void show03() throws IndexOutOfBoundsException{}
    public void show04() throws Exception {}
}

class Zi extends Fu{
    //子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常
    public void show01() throws NullPointerException,ClassCastException{}
    //子类重写父类方法时,抛出父类异常的子类
    public void show02() throws ArrayIndexOutOfBoundsException{}
    //子类重写父类方法时,不抛出异常
    public void show03() {}

    /*
        父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。
     */
    //public void show04() throws Exception{}

    //此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
    public void show04()  {
        try {     // 🍓 必须使用try-catch，不能使用 throw new XXXException() 抛出异常，因为父类该方法没有异常抛出！
            throw  new Exception("编译期异常");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

第三章 自定义异常

3.1 概述

为什么需要自定义异常类:

Java中不同的异常类，分别表示着某一种具体的异常情况。在上述代码中，异常都是JDK内部定义好的，但是实际开发中也会出现很多异常，这些异常在JDK中没有定义过，例如年龄负数问题、考试成绩负数问题等。此时需要根据自己业务的异常情况来定义异常类。

什么是自定义异常类:

在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类。

格式:

public class XXXExcepiton extends Exception | RuntimeException{   // 二者选其一
      添加一个空参数的构造方法
      添加一个带异常信息的构造方法
}

注意:

  1. 自定义异常类一般都是以Exception结尾，说明该类是一个异常类。

  2. 自定义异常类，必须的继承Exception或者RuntimeException：

    • 继承Exception: 自定义的异常类就是一个编译期异常，如果方法内部抛出了编译期异常，就必须处理这个异常，要么throws，要么try...catch。
    • 继承RuntimeException: 自定义的异常类就是一个运行期异常，无需处理，交给虚拟机处理(中断处理)。

自定义一个业务逻辑异常: RegisterException。一个注册异常类。

public class RegisterException extends /*Exception*/ RuntimeException{
    //添加一个空参数的构造方法
    public RegisterException(){
        super();
    }
    /*
        添加一个带异常信息的构造方法
        查看源码发现,所有的异常类都会有一个带异常信息的构造方法,
        方法内部会调用父类带异常信息的构造方法,
        让父类来处理这个异常信息
     */
    public RegisterException(String message){
        super(message);
    }
}

3.2 自定义异常的练习

要求：我们模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。

首先定义一个登陆异常类RegisterException：

// 业务逻辑异常
public class RegisterException extends Exception {
    /**
     * 空参构造
     */
    public RegisterException() {
        super();
    }

    /**
     *
     * @param message 表示异常提示
     */
    public RegisterException(String message) {
        super(message);
    }
}

模拟登陆操作，使用数组模拟数据库中存储的数据，并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。

public class Demo {
    // 模拟数据库中已存在账号
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
   
    public static void main(String[] args) {     
        //调用方法
        try{
              // 可能出现异常的代码
            checkUsername("nill");
            System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
        }catch(RegisterException e){
            //处理异常
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //判断当前注册账号是否存在
    //因为是编译期异常，又想调用者去处理 所以声明该异常
    public static boolean checkUsername(String uname) throws RegisterException{
        for (String name : names) {
            if(name.equals(uname)){   //如果名字在这里面 就抛出登陆异常
                throw new RegisterException("亲"+name+"已经被注册了！");
            }
        }
        return true;
    }
}
posted @ 2020-06-20 22:37  喵喵巫  阅读(242)  评论(0)  编辑  收藏  举报