【Java基础篇】Java的异常机制
为什么使用异常
异常的处理机制可以确保我们程序的健壮性，提高系统可用率。在我们的程序设计当中，任何时候任何地方都有可能会出现异常，在没有异常机制的时候我们是这样处理的：通过函数的返回值来判断是否发生了异常（这个返回值通常是已经约定好了的），调用该函数的程序负责检查并且分析返回值。虽然可以解决异常问题，但是这样做存在几个缺陷：
（1） 容易混淆。如果约定返回值为-1时表示出现异常，那么当程序最后的计算结果真的为-1呢？
（2）代码可读性差。将异常处理代码和程序代码混淆在一起将会降低代码的可读性。
（3）由调用函数来分析异常，这要求程序员对库函数有很深的了解。
在OOP中提供的异常处理机制是提供代码健壮的强有力的方式。使用异常机制它能够降低错误处理代码的复杂度，如果不使用异常，那么就必须检查特定的错误，并在程序中的许多地方去处理它，而如果使用异常，那就不必在方法调用处进行检查，因为异常机制将保证能够捕获这个错误，并且，只需在一个地方处理错误，即所谓的异常处理程序中。这种方式不仅节约代码，而且把“概述在正常执行过程中做什么事”的代码和“出了问题怎么办”的代码相分离。
异常体系
Throwable
Throwable是java语言中所有错误和异常的超类（万物即可抛）。它有两个子类：Error、Exception。分别表示错误和异常。其中异常Exception分为运行时异常(RuntimeException)和非运行时异常（编译时异常），也称之为不检查异常(Unchecked Exception)和检查异常(Checked Exception)。
Error
一般是指 Java 虚拟机相关的问题，大多数与代码编写与执行操作无关，如系统崩溃、虚拟机出错误、动态链接失败、线程死锁等，这种错误无法恢复或不可能捕获，将导致应用程序中断，通常应用程序无法处理这些错误，因此应用程序不应该捕获Error对象，也无须在其throws子句中声明该方法抛出任何Error或其子类。
Exception
Exception是程序可以处理的异常，可以分为运行时异常与非运行时异常。
（1）运行时异常都是RuntimeException类及其子类异常，如NullPointerException、IndexOutOfBoundsException等，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。运行时异常表示程序运行过程中可能出现的非正常状态，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。
出现运行时异常后，如果没有捕获处理这个异常（即没有catch），系统会把异常一直往上层抛，一直到最上层，如果是多线程就由Thread.run()抛出，如果是单线程就被main()抛出。抛出之后，如果是线程，这个线程也就退出了。如果是主程序抛出的异常，那么这整个程序也就退出了。
（2）非运行时异常是RuntimeException以外的异常，类型上都属于Exception类及其子类。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常。对于这种异常，JAVA编译器强制要求我们必需对出现的这些异常进行catch并处理，否则程序就不能编译通过。所以，面对这种异常不管我们是否愿意，只能自己去写一大堆catch块去处理可能的异常。
异常的捕捉：try、catch、finally
对于异常的捕捉，一般使用try、catch、finally 。try块包含着可能出现异常的代码块，catch块捕获异常后对异常进行处理，finally代码块不论程序是否发生异常，总是会执行，所以finally一般用来关闭资源。
接下来看一个很典型的笔试题例子：
public int test2() {
int i = 1;
try {
System.out.println("try语句块中");
return 1;
} finally {
System.out.println("finally语句块中");
return 2;
}
}运行结果：
运行结果是：
try语句块中
finally语句块中
2从运行结果中可以发现，try中的return语句调用先于finally调用执行，也就是说return语句先执行，finally语句后执行，所以，返回的结果是2。return并不是让函数马上返回，而是return语句执行后，将把返回结果放置进函数栈中，此时函数并不是马上返回，它要执行finally语句后才真正开始返回。
关于异常的题
error和exception有什么区别？运行时异常与编译时异常的区别？（异常处理机制的原理和应用）
（1）异常是指java程序运行时所发生的非正常情况或错误，Java对异常进行了分类，不同类型的异常分别用不同的Java类表示，所有异常的根类为java.lang.Throwable，Throwable下面又派生了两个子类：Error 和 Exception；
（2）Error 表示应用程序本身无法克服和恢复的一种严重问题，一般是指java虚拟机相关的问题，大多数与代码编写与执行操作无关，如系统崩溃、内存异常、虚拟机出错误、动态链接失败、线程死锁等，这种错误无法恢复或不可能捕获，通常应用程序无法处理这些错误，将导致应用程序中断。
（3）Exception表示程序还能够克服和恢复的问题，其中又分为运行时异常和编译时异常。运行时异常表示程序运行过程中可能出现的非正常状态，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，如数组脚本越界（ArrayIndexOutOfBoundsException），空指针异常（NullPointerException）、类转换异常（ClassCastException）。非运行时异常是RuntimeException以外的异常，类型上都属于Exception类及其子类。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常。
（4）Java为运行时异常和编译时异常提供了不同的解决方案，编译器强制编译时异常必须try..catch处理或用throws声明继续抛给上层调用方法处理，否则程序就不能编译通过，所以普通异常也称为checked异常，而运行时异常可以处理也可以不处理，所以，编译器不强制用try..catch处理或用throws声明，所以系统异常也称为unchecked异常。
请写出你最常见到的5个runtime exception
NullPointerException——程序试图访问一个空的数组中的元素或访问空的对象中的 方法或变量时产生异常；
ArithmeticException——由于除数为0引起的异常；
ArrayIdexOutOfBoundsException——访问数组元素下标越界，引起异常；
IndexOutOfBoundsExcention——由于数组下标越界或字符串访问越界引起异常；
ClassCastException——当把一个对象归为某个类，但实际上此对象并不是由这个类 创建的，也不是其子类创建的，则会引起异常；
OutofMemoryException——用new语句创建对象时，如系统无法为其分配内存空 间则产生异常；
ClassNotFoundException——未找到指定名字的类或接口引起异常；
ArrayStoreException——当向数组中存放非数组声明类型对象时抛出。
NegativeArraySizeException——数组长度是负数，则产生异常；
IllegalMonitorStateException——监控器状态出错引起的异常；
SecurityException——由于访问了不应访问的指针，使安全性出问题而引起异常；
IOException——由于文件未找到、未打开或者I/O操作不能进行而引起异常；
CloneNotSupportedException——程序中的一个对象引用Object类的clone方法，但此对象并没有连接Cloneable接口，从而引起异常；
InterruptedException——当一个线程处于等待状态时，另一个线程中断此线程，从而引起异常；
NoSuchMethodException——所调用的方法未找到，引起异常；
IllegalAccessExcePtion——试图访问一个非public方法；
StringIndexOutOfBoundsException——访问字符串序号越界，引起异常；
NumberFormatException——字符的UTF代码数据格式有错引起异常；
IllegalThreadException——线程调用某个方法而所处状态不适当，引起异常；
FileNotFoundException——未找到指定文件引起异常；
EOFException——未完成输入操作即遇文件结束引起异常。
自定义异常
Java确实给我们提供了非常多的异常，但是异常体系是不可能预见所有的希望加以报告的错误，所以Java允许我们自定义异常来表现程序中可能会遇到的特定问题，总之就是一句话：我们不必拘泥于Java中已有的异常类型。
Java自定义异常的使用要经历如下四个步骤：
- 定义一个类继承Throwable或其子类。
- 添加构造方法(当然也可以不用添加，使用默认构造方法)。
- 在某个方法类抛出该异常。
- 捕捉该异常。
异常链
在设计模式中有一个叫做责任链模式，该模式是将处理请求的多个对象链接成一条链，请求沿着这条链传递直到被接收、处理。同样Java异常机制也提供了这样一条链：异常链。
每遇到一个异常信息，我们都需要进行try…catch,一个还好，如果出现多个异常呢？分类处理肯定会比较麻烦，那就一个Exception解决所有的异常吧。这样确实是可以，但是这样处理势必会导致后面的维护难度增加。最好的办法就是将这些异常信息封装，然后捕获我们的封装类即可。
我们有两种方式处理异常，一是throws抛出交给上级处理，二是try…catch做具体处理。但是这个与上面有什么关联呢？try…catch的catch块我们可以不需要做任何处理，仅仅只用throw这个关键字将我们封装异常信息主动抛出来。然后在通过关键字throws继续抛出该方法异常。它的上层也可以做这样的处理，以此类推就会产生一条由异常构成的异常链。
通过使用异常链，我们可以提高代码的可理解性、系统的可维护性和友好性。
同理，我们有时候在捕获一个异常后抛出另一个异常信息，并且希望将原始的异常信息也保持起来，这个时候也需要使用异常链。
在异常链的使用中，throw抛出的是一个新的异常信息，这样势必会导致原有的异常信息丢失，如何保持？在Throwable及其子类中的构造器中都可以接受一个cause参数，该参数保存了原有的异常信息，通过getCause()就可以获取该原始异常信息。
异常的使用误区
OutputStreamWriter out = null;
java.sql.Connection conn = null;
try { // 标注1
Statement stat = conn.createStatement();
ResultSet rs = stat.executeQuery("select *from user");
while (rs.next()){
out.println("name:" + rs.getString("name") + "sex:"
+ rs.getString("sex"));
}
conn.close(); //标注2
out.close();
}
catch (Exception ex){ //标注3
ex.printStackTrace(); //标注4
}标注1
对于这个try…catch块，真正目的是捕获SQL的异常，但是这个try块是不是包含了太多的信息了。这是我们为了偷懒而养成的代码坏习惯。有些人喜欢将一大块的代码全部包含在一个try块里面，因为这样省事，反正有异常它就会抛出，而不愿意花时间来分析这个大代码块有那几块会产生异常，产生什么类型的异常，反正就是一篓子全部搞定。这就像我们出去旅游将所有的东西全部装进一个箱子里面，而不是分类来装，虽不知装进去容易，找出来难啊！！！所有对于一个异常块，我们应该仔细分清楚每块的抛出异常，因为一个大代码块有太多的地方会出现异常了。
结论一：尽可能减小try块！
标注2
在这里你发现了什么？异常改变了运行流程！！不错就是异常改变了程序运行流程。如果该程序发生了异常那么conn.close(); out.close();是不可能执行得到的，这样势必会导致资源不能释放掉。所以如果程序用到了文件、Socket、JDBC连接之类的资源，即使遇到了异常，我们也要确保能够正确释放占用的资源。这里finally就有用武之地了：不管是否出现了异常，finally总是有机会运行的，所以finally用于释放资源是再适合不过了。
结论二：保证所有资源都被正确释放，充分运用finally关键词！
标注3
对于这个代码我想大部分人都是这样处理的。使用这样代码的人都有这样一个心理，一个catch解决所有异常，这样是可以，但是不推荐！为什么！首先我们需要明白catch块所表示是它预期会出现何种异常，并且需要做何种处理，而使用Exception就表示他要处理所有的异常信息，但是这样做有什么意义呢？
这里我们再来看看上面的程序实例，很显然它可能需要抛出两个异常信息，SQLException和IOException。所以一个catch处理两个截然不同的Exception明显的不合适。如果用两个catch，一个处理SQLException、一个处理IOException就好多了。
结论三：catch语句应当尽量指定具体的异常类型，而不应该指定涵盖涵盖范围太广的Exception类，不要一个Exception试图处理所有可能出现的异常！
标注4
这里涉及到了两个问题，一是捕获了异常不做处理，二是异常信息不够明确。
（1）捕获异常不做处理，就是我们所谓的丢弃异常。我们都知道异常意味着程序出现了不可预期的问题，程序它希望我们能够做出处理来拯救它，但是你呢？一句ex.printStackTrace()搞定，这是多么的不负责任对程序的异常情况不理不顾。虽然这样在调试可能会有一定的帮助，但是调试阶段结束后呢？不是一句ex.printStackTrace()就可以搞定所有的事情的！那么怎么改进呢？有四种选择：
① 处理异常。对所发生的的异常进行一番处理，如修正错误、提醒。再次申明ex.printStackTrace()算不上已经“处理好了异常”.
② 重新抛出异常。既然你认为你没有能力处理该异常，那么你就尽情向上抛吧！！！
③ 封装异常。这是我认为最好的处理方法，对异常信息进行分类，然后进行封装处理。
④ 不要捕获异常。
（2）异常信息不明确。我想对于这样的：java.io.FileNotFoundException: ………信息除了我们IT人没有几个人看得懂和想看吧！所以在出现异常后，我们最好能够提供一些文字信息，例如当前正在执行的类、方法和其他状态信息，包括以一种更适合阅读的方式整理和组织printStackTrace提供的信息。起码我公司是需要将异常信息所在的类、方法、何种异常都需要记录在日志文件中的。
结论四：既然捕获了异常，就要对它进行适当的处理，不要捕获异常之后又把它丢弃，不予理睬！
结论五：在异常处理模块中提供适量的错误原因信息，组织错误信息使其易于理解和阅读！
对于异常还有以下几个注意地方：
结论六：不要在finally块中处理返回值！
结论七：不要在构造函数中抛出异常！
throw、throws
throws是方法抛出异常。在方法声明中，如果添加了throws子句，表示该方法即将抛出异常，异常的处理交由它的调用者，至于调用者任何处理则不是它的责任范围内的了。所以如果一个方法会有异常发生时，但是又不想处理或者没有能力处理，就使用throws吧！
而throw是语句抛出异常。它不可以单独使用，要么与try…catch配套使用，要么与throws配套使用。
异常使用指南总结
- 在恰当的级别处理问题（在知道该如何处理异常的情况下才捕获异常）。
- 解决问题并且重新调用产生异常的方法。
- 进行少许修补，然后绕过异常发生的地方继续执行。
- 用别的数据进行计算，以代替方法预计会返回的值。
- 把当前运行环境下能做的事情尽量做完。然后把相同（不同）的异常重新抛到更高层。
- 终止程序。
- 进行简化。
- 让类库和程序更加安全。（这既是在为调试做短期投资，也是在为程序的健壮做长期投资）
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参考： |
