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Java异常

PandaDQ
 PandaDQ
发布于 2016/08/02 16:51
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Java异常

一、异常

    异常本质上是程序上的错误,包括程序逻辑错误和系统错误。比如使用空的引用、数组下标越界、内存溢出错误等,这些都是意外的情况,背离我们程序本身的意图。 在Java中异常被当做对象来处理,根类是java.lang.Throwable类,在Java中定义了很多异常类(如OutOfMemoryError、NullPointerException、IndexOutOfBoundsException等),这些异常类分为两大类:Error和Exception。

    Java异常类层次结构图:

    在 Java 中,所有的异常都有一个共同的祖先 Throwable(可抛出)。Throwable 指定代码中可用异常传播机制通过 Java 应用程序传输的任何问题的共性。

  •  Throwable: 有两个重要的子类:Exception(异常)和 Error(错误),二者都是 Java 异常处理的重要子类,各自都包含大量子类。
    •  Error(错误):是程序无法处理的错误,表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关,而表示代码运行时 JVM(Java 虚拟机)出现的问题。例如,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。这些错误表示故障发生于虚拟机自身、或者发生在虚拟机试图执行应用时,如Java虚拟机运行错误(Virtual MachineError)、类定义错误(NoClassDefFoundError)等。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。对于设计合理的应用程序来说,即使确实发生了错误,本质上也不应该试图去处理它所引起的异常状况。在 Java中,错误通过Error的子类描述。
    • Exception(异常):是程序本身可以处理的异常。
      •  Exception类的异常包括checked exception和unchecked exception  unchecked exception(非检查异常),也称运行时异常(RuntimeException),比如常见的NullPointerException、IndexOutOfBoundsException。对于运行时异常,java编译器不要求必须进行异常捕获处理或者抛出声明,由程序员自行决定。
      • checked exception(检查异常),也称非运行时异常(运行时异常以外的异常就是非运行时异常),java编译器强制程序员必须进行捕获处理,比如常见的IOExeption和SQLException。对于非运行时异常如果不进行捕获或者抛出声明处理,编译都不会通过。

二、异常处理

    在 Java 应用程序中,异常处理机制为:抛出异常,捕捉异常。

  • 抛出异常:当一个方法出现错误引发异常时,方法创建异常对象并交付运行时系统,异常对象中包含了异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息。运行时系统负责寻找处置异常的代码并执行。
  • 捕获异常:在方法抛出异常之后,运行时系统将转为寻找合适的异常处理器(exception handler)。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时,即为合适 的异常处理器。运行时系统从发生异常的方法开始,依次回查调用栈中的方法,直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适 的异常处理器,则运行时系统终止。同时,意味着Java程序的终止。

     对于运行时异常、错误或可查异常,Java技术所要求的异常处理方式有所不同。

  • 由于运行时异常的不可查性,为了更合理、更容易地实现应用程序,Java规定,运行时异常将由Java运行时系统自动抛出,允许应用程序忽略运行时异常。
  • 对于方法运行中可能出现的Error,当运行方法不欲捕捉时,Java允许该方法不做任何抛出声明。因为,大多数Error异常属于永远不能被允许发生的状况,也属于合理的应用程序不该捕捉的异常。
  • 对于所有的可查异常,Java规定:一个方法必须捕捉,或者声明抛出方法之外。也就是说,当一个方法选择不捕捉可查异常时,它必须声明将抛出异常。

    在Java中如果需要处理异常,必须先对异常进行捕获,然后再对异常情况进行处理。如何对可能发生异常的代码进行异常捕获和处理呢?使用try和catch关键字即可,如下面一段代码所示:

try {
  File file = new File("d:/a.txt");
  if(!file.exists())
    file.createNewFile();
} catch (IOException e) {
  // TODO: handle exception
}

    被try块包围的代码说明这段代码可能会发生异常,一旦发生异常,异常便会被catch捕获到,然后需要在catch块中进行异常处理。

    这是一种处理异常的方式。在Java中还提供了另一种异常处理方式即抛出异常,顾名思义,也就是说一旦发生异常,我把这个异常抛出去,让调用者去进行处理,自己不进行具体的处理,此时需要用到throw和throws关键字。

    下面看一个示例:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            createFile();
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }
    }
     
    public static void createFile() throws IOException{
        File file = new File("d:/a.txt");
        if(!file.exists())
            file.createNewFile();
    }
}

    这段代码和上面一段代码的区别是,在实际的createFile方法中并没有捕获异常,而是用throws关键字声明抛出异常,即告知这个方法的调用者此方法可能会抛出IOException。那么在main方法中调用createFile方法的时候,采用try...catch块进行了异常捕获处理。

    当然还可以采用throw关键字手动来抛出异常对象。下面看一个例子:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] data = new int[]{1,2,3};
            System.out.println(getDataByIndex(-1,data));
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
         
    }
     
    public static int getDataByIndex(int index,int[] data) {
        if(index<0||index>=data.length)
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("数组下标越界");
        return data[index];
    }
}

    然后在catch块中进行捕获。

    也就说在Java中进行异常处理的话,对于可能会发生异常的代码,可以选择三种方法来进行异常处理:

  1. 对代码块用try..catch进行异常捕获处理;
  2. 在该代码的方法体外用throws进行抛出声明,告知此方法的调用者这段代码可能会出现这些异常,你需要谨慎处理。此时有两种情况:
    1. 如果声明抛出的异常是非运行时异常,此方法的调用者必须显示地用try..catch块进行捕获或者继续向上层抛出异常。
    2. 如果声明抛出的异常是运行时异常,此方法的调用者可以选择地进行异常捕获处理。
  3. 在代码块用throw手动抛出一个异常对象:
    1. 如果抛出的异常对象是非运行时异常,此方法的调用者必须显示地用try..catch块进行捕获或者继续向上层抛出异常。
    2. 如果抛出的异常对象是运行时异常,此方法的调用者可以选择地进行异常捕获处理。

小结:

try 块:用于捕获异常。其后可接零个或多个catch块,如果没有catch块,则必须跟一个finally块。

catch 块:用于处理try捕获到的异常。

finally 块:无论是否捕获或处理异常,finally块里的语句都会被执行。当在try块或catch块中遇到return语句时,finally语句块将在方法返回之前被执行。在以下4种特殊情况下,finally块不会被执行:

  • 在finally语句块中发生了异常。
  • 在前面的代码中用了System.exit()退出程序。
  • 程序所在的线程死亡。
  • 关闭CPU。

try-catch-finally 规则:

  • 必须在 try 之后添加 catch 或 finally 块。try 块后可同时接 catch 和 finally 块,但至少有一个块。
  •  必须遵循块顺序:若代码同时使用 catch 和 finally 块,则必须将 catch 块放在 try 块之后。
  • catch 块与相应的异常类的类型相关。
  • 一个 try 块可能有多个 catch 块。若如此,则执行第一个匹配块。即Java虚拟机会把实际抛出的异常对象依次和各个catch代码块声明的异常类型匹配,如果异常对象为某个异常类型或其子类的实例,就执行这个catch代码块,不会再执行其他的 catch代码块。
  • 可嵌套 try-catch-finally 结构。
  • 在 try-catch-finally 结构中,可重新抛出异常。
  • 除了下列情况,总将执行 finally 做为结束:JVM 过早终止(调用 System.exit(int));在 finally 块中抛出一个未处理的异常;计算机断电、失火、或遭遇病毒攻击。

try、catch、finally语句块的执行顺序:

  • 当try没有捕获到异常时:try语句块中的语句逐一被执行,程序将跳过catch语句块,执行finally语句块和其后的语句;
  • 当try捕获到异常,catch语句块里没有处理此异常的情况:当try语句块里的某条语句出现异常时,而没有处理此异常的catch语句块时,此异常将会抛给JVM处理,finally语句块里的语句还是会被执行,但finally语句块后的语句不会被执行;
  • 当try捕获到异常,catch语句块里有处理此异常的情况:在try语句块中是按照顺序来执行的,当执行到某一条语句出现异常时,程序将跳到catch语句块,并与catch语句块逐一匹配,找到与之对应的处理程序,其他的catch语句块将不会被执行,而try语句块中,出现异常之后的语句也不会被执行,catch语句块执行完后,执行finally语句块里的语句,最后执行finally语句块后的语句;

        图示try、catch、finally语句块的执行:

 

Throws抛出异常的规则:

  • 如果是不可查异常(unchecked exception),即Error、RuntimeException或它们的子类,那么可以不使用throws关键字来声明要抛出的异常,编译仍能顺利通过,但在运行时会被系统抛出。
  • 必须声明方法可抛出的任何可查异常(checked exception)。即如果一个方法可能出现受可查异常,要么用try-catch语句捕获,要么用throws子句声明将它抛出,否则会导致编译错误。
  • 仅当抛出了异常,该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候,应该继续抛出,而不是囫囵吞枣。
  • 调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法,则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。

三、继承关系中的异常

    子类重写父类方法的时候,如何确定异常抛出声明的类型。下面是三点原则:

  1. 父类的方法没有声明异常,子类在重写该方法的时候不能声明异常;
  2. 如果父类的方法声明一个异常exception1,则子类在重写该方法的时候声明的异常不能是exception1的父类;
  3. 如果父类的方法声明的异常类型只有非运行时异常(运行时异常),则子类在重写该方法的时候声明的异常也只能有非运行时异常(运行时异常),不能含有运行时异常(非运行时异常)。

 

 

 

 

 

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