8.Java异常

什么是异常

• 实际工作中，遇到的情况不可能是非常完美的。比如：你写的某个模块，用户输入不一定符合你的要求、你的程序要打开某个文件，这个文件可能不存在或者文件格式不对，你要读取数据库的数据，数据可能是空的等。我们的程序再跑着，内存或硬盘可能满了，等等。
• 软件程序在运行过程中，非常可能遇到刚刚提到的这些异常问题，我们叫异常，英文是：Exception，意思是例外。这些，例外情况，或者叫异常，怎么让我们写的程序做出合理的处理。而不至于程序崩溃。
• 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。

代码：

public class Demo {

    public static void main(String[] args) {
        new Demo01().a(); 
        //Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
        System.out.println(11/0); 
        //Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException
    }

    public void a() {
        b();
    }

    public void b() {
        a();
    }
}

异常分类

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ERROR：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。

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。
• 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。

Exception

• 在Exception分支中有一个重要的子类RuntimeException(运行时异常)

  • 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。

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。

异常处理机制

• 抛出异常
• 捕获异常
• 关键字：try、catch、finally、throw、throws

代码：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        int a = 1;
        int b = 0;

        //假设要捕获多个异常：从小到大
        //生成try catch快捷键：Ctrl+Alt+T
        try { //try监控区域
            System.out.println(a / b);
        } catch (ArithmeticException e) { //catch(想要捕获的异常类型) 捕获异常
            System.out.println("程序出现异常，变量b不能为0");
//            e.printStackTrace(); //打印错误的栈信息
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Exception");
        } catch (Error e) {
            System.out.println("Error");
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("Throwable");
        } finally { //finally 处理善后工作（例如关闭io流，资源），finally可以没有
            //finally代码块：不管有没有抛出异常都会执行
            System.out.println("finally");
        }

        
        //方法中主动抛出异常
        try {
            new Test().test(a,b);
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("程序出现异常，变量b不能为0");
        } finally {
            System.out.println("finally");
        }


    }

    //假设这个方法中，处理不了这个异常，则向上抛出异常 throws
    public void test(int a, int b) throws ArithmeticException {
        if (b == 0) {
            throw new ArithmeticException(); //主动抛出异常，一般在方法中使用 throw
        }
        System.out.println(a / b);
    }
}

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：
  1. 创建自定义异常类。
  2. 在方法中通过throw关键字抛出异常对象。
  3. 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。
  4. 在出现异常方法的调用者中捕获并处理异常。

代码：

//自定义的异常类
public class MyException extends Exception {
    
    //传递数字大于10
    private int detail;

    public MyException(int detail) {
        this.detail = detail;
    }

    //toString：异常的打印信息
    @Override
    public String toString() {
        return "MyException{" + detail + "}";
    }
}

public class Test {

    //可能会存在异常的方法
    static void test(int a) throws MyException {
        System.out.println("传递的参数为：" + a);
        if (a > 10) {
            throw new MyException(a); //抛出异常
        }
        System.out.println("OK");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            test(11);
        } catch (MyException e) {
            System.out.println("MyException=>" + e);
        }
    }
}

实际应用中的总结

• 处理运行时异常时，采用逻辑去合理规避同时辅助try-catch处理。
• 在多重catch块后面，可以加一个catch (Exception)来处理可能会被遗漏的异常。
• 对于不确定的代码，也可以加上try-catch，处理潜在的异常。
• 尽量去处理异常，切忌只是简单地调用printStackTrace()去打印输出。
• 具体如何处理异常，要根据不同的业务需求和异常类型去决定。
• 尽量添加finally语句块去释放占用的资源， IO流 Scanner。