Java 异常
什么是异常
异常是程序中的一些错误，但并不是所有的错误都是异常，并且错误有时候是可以避免的。
比如说，你的代码少了一个分号，那么运行出来结果是提示是错误 java.lang.Error；如果你用System.out.println(11/0)，那么你是因为你用0做了除数，会抛出 java.lang.ArithmeticException 的异常。
异常发生的原因有很多，通常包含以下几大类：
- 用户输入了非法数据。
- 要打开的文件不存在。
- 网络通信时连接中断，或者JVM内存溢出。
这些异常有的是因为用户错误引起，有的是程序错误引起的，还有其它一些是因为物理错误引起的。
异常发生在程序运行期间，它影响了正常的程序执行流程。
简单分类
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： 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)。这些错误是不可査的，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，这些异常是不检査异常，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。
异常类有两个主要的子类：IOException 类和 RuntimeException 类。
异常处理机制
- 抛出异常
- 捕获异常
- 异常处理五个关键字：try、 catch、 finally、throw、 throws
捕获异常
使用 try 和 catch 关键字可以捕获异常。try/catch 代码块放在异常可能发生的地方。
try/catch代码块中的代码称为保护代码。
语法：
try
{
// 程序代码
}catch(ExceptionName e1)
{
//Catch 块
}
catch 语句包含要捕获异常类型的声明。当保护代码块中发生一个异常时，try 后面的 catch 块就会被检查。
如果发生的异常包含在 catch 块中，异常会被传递到该 catch 块，这和传递一个参数到方法是一样。
例子：
import java.io.*;
public class ExcepTest{
public static void main(String args[]){
try{
int a[] = new int[2];
System.out.println("Access element three :" + a[3]);
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println("Exception thrown :" + e);
}
System.out.println("Out of the block");
}
}
以上代码编译运行输出结果如下：
Exception thrown :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
Out of the block
多重捕获块
一个 try 代码块后面跟随多个 catch 代码块的情况就叫多重捕获。
语法：
try{
// 程序代码
}catch(异常类型1 异常的变量名1){
// 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){
// 程序代码
}catch(异常类型3 异常的变量名3){
// 程序代码
}
上面的代码段包含了 3 个 catch块。
可以在 try 语句后面添加任意数量的 catch 块。
如果保护代码中发生异常，异常被抛给第一个 catch 块。
如果抛出异常的数据类型与 ExceptionType1 匹配，它在这里就会被捕获。
如果不匹配，它会被传递给第二个 catch 块。
如此，直到异常被捕获或者通过所有的 catch 块。
例子：
该实例展示了怎么使用多重 try/catch。
try {
file = new FileInputStream(fileName);
x = (byte) file.read();
} catch(FileNotFoundException f) { // Not valid!
f.printStackTrace();
return -1;
} catch(IOException i) {
i.printStackTrace();
return -1;
}
throws/throw 关键字：
如果一个方法没有捕获到一个检查性异常，那么该方法必须使用 throws 关键字来声明。throws 关键字放在方法签名的尾部。
也可以使用 throw 关键字抛出一个异常，无论它是新实例化的还是刚捕获到的。
下面方法的声明抛出一个 RemoteException 异常：
import java.io.*;
public class className
{
public void deposit(double amount) throws RemoteException
{
// Method implementation
throw new RemoteException();
}
//Remainder of class definition
}
一个方法可以声明抛出多个异常，多个异常之间用逗号隔开。
例如：
下面的方法声明抛出 RemoteException 和 InsufficientFundsException。
import java.io.*;
public class className
{
public void withdraw(double amount) throws RemoteException,
InsufficientFundsException
{
// Method implementation
}
//Remainder of class definition
}
finally关键字
finally 关键字用来创建在 try 代码块后面执行的代码块。
无论是否发生异常，finally 代码块中的代码总会被执行。
在 finally 代码块中，可以运行清理类型等收尾善后性质的语句。
finally 代码块出现在 catch 代码块最后。
语法：
try{
// 程序代码
}catch(异常类型1 异常的变量名1){
// 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){
// 程序代码
}finally{
// 程序代码
}
例子：
public class ExcepTest{
public static void main(String args[]){
int a[] = new int[2];
try{
System.out.println("Access element three :" + a[3]);
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println("Exception thrown :" + e);
}
finally{
a[0] = 6;
System.out.println("First element value: " +a[0]);
System.out.println("The finally statement is executed");
}
}
}
以上实例编译运行结果如下：
Exception thrown :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
First element value: 6
The finally statement is executed
注意下面事项：
- catch 不能独立于 try 存在。
- 在 try/catch 后面添加 finally 块并非强制性要求的。
- try 代码后不能既没 catch 块也没 finally 块。
- try, catch, finally 块之间不能添加任何代码。
通用异常
在Java中定义了两种类型的异常和错误。
- JVM(Java虚拟机) 异常：由 JVM 抛出的异常或错误。例如：NullPointerException 类，ArrayIndexOutOfBoundsException 类，ClassCastException 类。
- 程序级异常：由程序或者API程序抛出的异常。例如 IllegalArgumentException 类，IllegalStateException 类。
Java 内置异常类
Java 语言定义了一些异常类在 java.lang 标准包中。
标准运行时异常类的子类是最常见的异常类。由于 java.lang 包是默认加载到所有的 Java 程序的，所以大部分从运行时异常类继承而来的异常都可以直接使用。
Java 根据各个类库也定义了一些其他的异常，下面的表中列出了 Java 的非检查性异常。
| 异常 | 描述 |
|---|---|
| ArithmeticException | 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。 |
| ArrayIndexOutOfBoundsException | 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。 |
| ArrayStoreException | 试图将错误类型的对象存储到一个对象数组时抛出的异常。 |
| ClassCastException | 当试图将对象强制转换为不是实例的子类时，抛出该异常。 |
| IllegalArgumentException | 抛出的异常表明向方法传递了一个不合法或不正确的参数。 |
| IllegalMonitorStateException | 抛出的异常表明某一线程已经试图等待对象的监视器，或者试图通知其他正在等待对象的监视器而本身没有指定监视器的线程。 |
| IllegalStateException | 在非法或不适当的时间调用方法时产生的信号。换句话说，即 Java 环境或 Java 应用程序没有处于请求操作所要求的适当状态下。 |
| IllegalThreadStateException | 线程没有处于请求操作所要求的适当状态时抛出的异常。 |
| IndexOutOfBoundsException | 指示某排序索引（例如对数组、字符串或向量的排序）超出范围时抛出。 |
| NegativeArraySizeException | 如果应用程序试图创建大小为负的数组，则抛出该异常。 |
| NullPointerException | 当应用程序试图在需要对象的地方使用 null 时，抛出该异常 |
| NumberFormatException | 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。 |
| SecurityException | 由安全管理器抛出的异常，指示存在安全侵犯。 |
| StringIndexOutOfBoundsException | 此异常由 String 方法抛出，指示索引或者为负，或者超出字符串的大小。 |
| UnsupportedOperationException | 当不支持请求的操作时，抛出该异常。 |
下面的表中列出了 Java 定义在 java.lang 包中的检查性异常类。
| 异常 | 描述 |
|---|---|
| ClassNotFoundException | 应用程序试图加载类时，找不到相应的类，抛出该异常。 |
| CloneNotSupportedException | 当调用 Object 类中的 clone 方法克隆对象，但该对象的类无法实现 Cloneable 接口时，抛出该异常。 |
| IllegalAccessException | 拒绝访问一个类的时候，抛出该异常。 |
| InstantiationException | 当试图使用 Class 类中的 newInstance 方法创建一个类的实例，而指定的类对象因为是一个接口或是一个抽象类而无法实例化时，抛出该异常。 |
| InterruptedException | 一个线程被另一个线程中断，抛出该异常。 |
| NoSuchFieldException | 请求的变量不存在 |
| NoSuchMethodException | 请求的方法不存在 |
异常方法
下面的列表是 Throwable 类的主要方法:
| 序号 | 方法及说明 |
|---|---|
| 1 | public String getMessage() 返回关于发生的异常的详细信息。这个消息在Throwable 类的构造函数中初始化了。 |
| 2 | public Throwable getCause() 返回一个Throwable 对象代表异常原因。 |
| 3 | public String toString() 使用getMessage()的结果返回类的串级名字。 |
| 4 | public void printStackTrace() 打印toString()结果和栈层次到System.err，即错误输出流。 |
| 5 | public StackTraceElement [] getStackTrace() 返回一个包含堆栈层次的数组。下标为0的元素代表栈顶，最后一个元素代表方法调用堆栈的栈底。 |
| 6 | public Throwable fillInStackTrace() 用当前的调用栈层次填充Throwable 对象栈层次，添加到栈层次任何先前信息中。 |
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：
- 创建自定义异常类。
- 在方法中通过 throw关键字抛出异常对象。
- 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。
- 在出现异常方法的调用者中捕获并处理异常。
在 Java 中你可以自定义异常。编写自己的异常类时需要记住下面的几点。
- 所有异常都必须是 Throwable 的子类。
- 如果希望写一个检查性异常类，则需要继承 Exception 类。
- 如果你想写一个运行时异常类，那么需要继承 RuntimeException 类。
可以像下面这样定义自己的异常类：
class MyException extends Exception{
}
只继承Exception 类来创建的异常类是检查性异常类。
下面的 InsufficientFundsException 类是用户定义的异常类，它继承自 Exception。
一个异常类和其它任何类一样，包含有变量和方法。
实际应用中的经验总结
- 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 printstacktrace0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语旬块去释放占用的资源
