异常

1.为什么需要异常

运行下面的代码，看看有什么问题-> 引出异常和异常处理机制

public class Exception01 {
    public static void main(String[] args)  {
        int num1 = 10;
        int num2 = 0;//Scanner();

        //1. num1 / num2 => 10 / 0
        //2. 当执行到 num1 / num2 因为 num2 = 0, 程序就会出现(抛出)异常 ArithmeticException
        //3. 当抛出异常后，程序就退出，崩溃了 , 下面的代码就不在执行
        //4. 大家想想这样的程序好吗? 不好，不应该出现了一个不算致命的问题，就导致整个系统崩溃
        //5. java 设计者，提供了一个叫 异常处理机制来解决该问题
//        int res = num1 / num2;
        //如果程序员，认为一段代码可能出现异常/问题，可以使用try-catch异常处理机制来解决
        //从而保证程序的健壮性
        //将该代码块->选中->快捷键 ctrl + alt + t -> 选中 try-catch
        //6. 如果进行异常处理，那么即使出现了异常，程序可以继续执行
        try {
            int res = num1 / num2;
        } catch (Exception e) {
            //e.printStackTrace();
            System.out.println("出现异常的原因=" + e.getMessage());//输出异常信息
        }

        System.out.println("程序继续运行....");

    }
}

2.异常介绍

基本概念
Java语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为“异常”。(开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常)

执行过程中所发生的异常事件可分为两大类

1. Error(错误):Java虚拟机无法解决的严重问题。如:JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。比如:StackOverflowError[栈溢出]和OOM(out of memory). Error是严重错误,程序会崩溃。
2. Exception:其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，可以使用针对性的代码进行处理。例如空指针访问，试图读取不存在的文件，网络连接中断等等，Exception 分为两大类:运行时异常[程序运行时，发生的异常]和编译时异常[编程时，编译器检查出的异常].

3.异常体系图一览

1. 异常分为两大类,运行时异常和编译时异常.
2. 运行时异常，编译器检查不出来。一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该避免其出现的异常。java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常
3. 对于运行时异常，可以不作处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响
4. 编译时异常，是编译器要求必须处置的异常。

public class Exception02 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileInputStream fis;
            fis = new FileInputStream("d:\\aa.jpg");
            int len;
            while ((len = fis.read()) != -1) {
                System.out.println(len);
            }
            fis.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

4.常见的运行时异常

1. NullPointerException 空指针异常

2. ArithmeticException 数学运算异常

3. ArrayIndexOutOfBoundsException 数组下标越界异常

4. ClassCastException 类型转换异常

5. NumberFormatException 数字格式不正确异常[]

4.1NullPointerException 空指针异常

当应用程序试图在需要对象的地方使用 null 时，抛出该异常.

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

        String name = null;
        System.out.println(name.length());
    }
}

4.2ArithmeticException 数学运算异常

当出现异常的运算条件时，抛出此异常。例如，一个整数“除以零”时，抛出此类的一个实例.

4.3ArrayIndexOutOfBoundsException 数组下标越界异常

用非法索引访问数组时抛出的异常。如果索引为负或大于等于数组大小，则该索引为非法索引

public class ArrayIndexOutOfBoundsException_ {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1,2,4};
        for (int i = 0; i <= arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

4.4ClassCastException 类型转换异常

当试图将对象强制转换为不是实例的子类时，抛出该异常。

public class ClassCastException_ {
    public static void main(String[] args) {
        A b = new B(); //向上转型
        B b2 = (B)b;//向下转型，这里是OK
        C c2 = (C)b;//这里抛出ClassCastException
    }
}
class A {}
class B extends A {}
class C extends A {}

4.5NumberFormatException 数字格式不正确异常

当应用程序试图将字符串转换成一种数值类型，但该字符串不能转换为适当格式时，抛出该异常=> 使用异常我们可以确保输入是满足条件数字.

public class NumberFormatException_ {
    public static void main(String[] args) {
        String name = "hhhh";
        //将String 转成 int
        int num = Integer.parseInt(name);//抛出NumberFormatException
        System.out.println(num);//1234
    }
}

5.编译异常

编译异常是指在编译期间，就必须处理的异常，否则代码不能通过编译。

6.异常处理

异常处理就是当异常发生时，对异常处理的方式。

6.1 异常处理的方式

1. try-catch-finally
   程序员在代码中捕获发生的异常,自行处理

2. throws
   将发生的异常抛出，交给调用者(方法)来处理，最顶级的处理者就是JVM

6.2try-catch 异常处理

1)如果异常发生了，则异常发生后面的代码不会执行，直接进入到catch块.

2)如果异常没有发生，则顺序执行try的代码块,，不会进入到catch.

3)如果希望不管是否发生异常，都执行某段代码(比如关闭连接，释放资源等)则使用如下代码- finally {}

4)可以有多个catch语句，捕获不同的异常(进行不同的业务处理)，要求父类异常在后，子类异常在前，比如(Exception在后，NullPointerException在前)，如果发生异常，只会匹配一个catch。

5)可以进行try-finally 配合使用，这种用法相当于没有捕获异常，因此程序会直接崩掉/退出。应用场景，就是执行一段代码，不管是否发生异常，都必须执行某个业务逻辑.

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

        //ctrl + atl + t
        //1. 如果异常发生了，则异常发生后面的代码不会执行，直接进入到catch块
        //2. 如果异常没有发生，则顺序执行try的代码块，不会进入到catch
        //3. 如果希望不管是否发生异常，都执行某段代码(比如关闭连接，释放资源等)则使用如下代码- finally
        try {
            String str = "hhh";
            int a = Integer.parseInt(str);
            System.out.println("数字：" + a);
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("异常信息=" + e.getMessage());
        } finally {
            System.out.println("finally代码块被执行...");
        }

        System.out.println("程序继续...");

    }
}

public class TryCatchDetail02 {
    public static void main(String[] args) {

      
        //1.如果try代码块有可能有多个异常
        //2.可以使用多个catch 分别捕获不同的异常，相应处理
        //3.要求子类异常写在前面，父类异常写在后面
        try {
            Person person = new Person();
            //person = null;
            System.out.println(person.getName());//NullPointerException
            int n1 = 10;
            int n2 = 0;
            int res = n1 / n2;//ArithmeticException
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("空指针异常=" + e.getMessage());
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("算术异常=" + e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        } finally {
        }


    }
}

class Person {
    private String name = "jack";

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public class TryCatchDetail03 {
    public static void main(String[] args) {

        /*
        可以进行 try-finally 配合使用, 这种用法相当于没有捕获异常，
        因此程序会直接崩掉/退出。应用场景，就是执行一段代码，不管是否发生异常，
        都必须执行某个业务逻辑
         */
        try{
            int n1 = 10;
            int n2 = 0;
            System.out.println(n1 / n2);
        }finally {
            System.out.println("执行了finally..");
        }
        System.out.println("程序继续执行..");

    }

}

6.3练习

public class TryCatchExercise01 {
}

class Exception01 {
    public static int method() {
        try {
            String[] names = new String[3];//String[]数组
            if (names[1].equals("tom")) {//NullPointerException
                System.out.println(names[1]);
            } else {
                names[3] = "hspedu";
            }
            return 1;
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            return 2;
        } catch (NullPointerException e) {//捕获
            return 3;
        } finally { //必须执行
            return 4; //返回4
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(method()); //4
    }
}

public class TryCatchExercise02 {
}

class Exception02 {
    public static int method() {
        int i = 1;
        try {
            i++; //i = 2
            String[] names = new String[3];
            if (names[1].equals("tom")) {//空指针
                System.out.println(names[1]);
            } else {
                names[3] = "hspedu";
            }
            return 1;
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            return 2;
        } catch (NullPointerException e) {
            return ++i; //i = 3；不会马上执行
        } finally {//必须执行
            return ++i; //i = 4
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(method());
    }
}

public class TryCatchExercise03 {
}

class ExceptionExe01 {
    public static int method() {
        int i = 1;//i = 1
        try {
            i++;// i=2
            String[] names = new String[3];
            if (names[1].equals("tom")) { //空指针
                System.out.println(names[1]);
            } else {
                names[3] = "hspedu";
            }
            return 1;
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            return 2;
        } catch (NullPointerException e) {
            return ++i;  // i = 3 => 保存临时变量 temp = 3;
        } finally {
            ++i; //i = 4
            System.out.println("i=" + i);// i = 4
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(method());// 3
    }
}

如果用户输入的不是一个整数，就提示他反复输入，直到输入一个整数为止

public class TryCatchExercise04 {
    public static void main(String[] args) {

        //如果用户输入的不是一个整数，就提示他反复输入，直到输入一个整数为止
        //思路
        //1. 创建Scanner对象
        //2. 使用无限循环，去接收一个输入
        //3. 然后将该输入的值，转成一个int
        //4. 如果在转换时，抛出异常，说明输入的内容不是一个可以转成int的内容
        //5. 如果没有抛出异常，则break 该循环
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int num = 0;
        String inputStr = "";
        while (true) {

            System.out.println("请输入一个整数:"); //
            inputStr = scanner.next();
            try {
                num = Integer.parseInt(inputStr); //这里是可能抛出异常
                break;
            } catch (NumberFormatException e) {
                System.out.println("你输入的不是一个整数:");
            }
        }

        System.out.println("你输入的值是=" + num);
    }
}

6.4 throws 异常处理

1)如果一个方法(中的语句执行时)可能生成某种异常，但是并不能确定如何处理这种异常，则此方法应显示地声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理，而由该方法的调用者负责处理。

2)在方法声明中用throws语句可以声明抛出异常的列表,throws后面的异常类型可以是方法中产生的异常类型，也可以是它的父类。

public class Throws01 {
    public static void main(String[] args) {

    }

    public void f2() throws FileNotFoundException,NullPointerException,ArithmeticException {
        //创建了一个文件流对象
        //1. 这里的异常是一个FileNotFoundException 编译异常
        //2. 使用前面讲过的 try-catch-finally
        //3. 使用throws ,抛出异常, 让调用f2方法的调用者(方法)处理
        //4. throws后面的异常类型可以是方法中产生的异常类型，也可以是它的父类
        //5. throws 关键字后也可以是 异常列表, 即可以抛出多个异常
        FileInputStream fis = new FileInputStream("d://aa.txt");

    }
}

6.5 注意事项

1)对于编译异常，程序中必须处理，比如try-catch或者throws

2)对于运行时异常，程序中如果没有处理，默认就是throws的方式处理

3)子类重写父类的方法时，对抛出异常的规定:子类重写的方法，所抛出的异常类型要么和父类抛出的异常一致，要么为父类抛出的异常的类型的子类型

4)在throws 过程中，如果有方法 try-catch,就相当于处理异常，就可以不必throws

public class ThrowsDetail {
    public static void main(String[] args) {
        f2();
    }

    public static void f2() /*throws ArithmeticException*/ {
        //1.对于编译异常，程序中必须处理，比如 try-catch 或者 throws
        //2.对于运行时异常，程序中如果没有处理，默认就是throws的方式处理

        int n1 = 10;
        int n2 = 0;
        double res = n1 / n2;
    }

    public static void f1() throws FileNotFoundException {
        //这里大家思考问题 调用f3() 报错
        //老韩解读
        //1. 因为f3() 方法抛出的是一个编译异常
        //2. 即这时，就要f1() 必须处理这个编译异常
        //3. 在f1() 中，要么 try-catch-finally ,或者继续throws 这个编译异常
        f3(); // 抛出异常
    }
    public static void f3() throws FileNotFoundException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("d://aa.txt");
    }

    public static void f4() {
        //老韩解读:
        //1. 在f4()中调用方法f5() 是OK
        //2. 原因是f5() 抛出的是运行异常
        //3. 而java中，并不要求程序员显示处理,因为有默认处理机制
        f5();
    }
    public static void f5() throws ArithmeticException {

    }
}

class Father { //父类
    public void method() throws RuntimeException {
    }
}

class Son extends Father {//子类
    //3. 子类重写父类的方法时，对抛出异常的规定:子类重写的方法，
    //   所抛出的异常类型要么和父类抛出的异常一致，要么为父类抛出的异常类型的子类型
    //4. 在throws 过程中，如果有方法 try-catch , 就相当于处理异常，就可以不必throws
    @Override
    public void method() throws ArithmeticException {
    }
}

7.自定义异常

当程序中出现了某些“错误”，但该错误信息并没有在Throwable子类中描述处理，这个时候可以自己设计异常类，用于描述该错误信息。

7.1自定义异常的步骤

1)定义类:自定义异常类名(程序员自己写)继承Exception或RuntimeException

2)如果继承Exception，属于编译异常

3)如果继承RuntimeException，属于运行异常(一般来说，继承RuntimeException)

当我们接收Person对象年龄时,要求范围在18-120之间,否则抛出一个自定义异常(要求继承RuntimeException)，并给出提示信息。

public class CustomException {
    public static void main(String[] args) /*throws AgeException*/ {

        int age = 180;
        //要求范围在 18 – 120 之间，否则抛出一个自定义异常
        if(!(age >= 18 && age <= 120)) {
            //这里我们可以通过构造器，设置信息
            throw new AgeException("年龄需要在 18~120之间");
        }
        System.out.println("你的年龄范围正确.");
    }
}
//自定义一个异常
//1. 一般情况下，我们自定义异常是继承 RuntimeException
//2. 即把自定义异常做成 运行时异常，好处时，我们可以使用默认的处理机制
//3. 即比较方便
class AgeException extends RuntimeException {
    public AgeException(String message) {//构造器
        super(message);
    }
}

8.throw 和 throws 的区别

9.异常部分作业

9.1 作业1

a)编写应用程序EcmDef.java，接收命令行的两个参数(整数)，计算两数相除。

b)计算两个数相除,要求使用方法cal(int n1, int n2)

c)对数据格式不正确(NumberFormatException)、缺少命令行参数(ArrayIndexOutOfBoundsException)、除0进行异常处理(ArithmeticException)。

public class Homework01 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        编写应用程序EcmDef.java，接收命令行的两个参数(整数)，计算两数相除。
计算两个数相除，要求使用方法 cal(int n1, int n2)
对数据格式不正确(NumberFormatException)、缺少命令行参数(ArrayIndexOutOfBoundsException)、除0 进行异常处理(ArithmeticException)。
         */

        try {

            //先验证输入的参数的个数是否正确 两个参数
            if(args.length != 2) {
                throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("参数个数不对");
            }

            //先把接收到的参数，转成整数
            int n1 = Integer.parseInt(args[0]);
            int n2 = Integer.parseInt(args[1]);

            double res = cal(n1, n2);//该方法可能抛出ArithmeticException
            System.out.println("计算结果是=" + res);

        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("参数格式不正确，需要输出整数");
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("出现了除0的异常");
        }


    }
    //编写cal方法，就是两个数的商
    public static double cal(int n1, int n2) {
        return n1 / n2;
    }
}

public class Homework02 {
    public static void main(String[] args) {
        //args.length = 0
        //这里发生的是 ArrayIndexOutOfBoundsException

        if(args[4].equals("john")){  //可能发生NullPointerException
            System.out.println("AA");
        }else{
            System.out.println("BB");
        }
        Object o= args[2]; //String->Object ，向上转型
        Integer i = (Integer)o; //错误，这里一定会发生 ClassCastException

    }
}