工作中,程序遇到的情况不可能完美。比如: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;程序在运行着,但是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问题,我们称之为异常,英文是:Exception,意思是例外。遇到这些例外情况,或者叫异常,我们怎么让写的程序做出合理的处理,安全的退出,而不至于程序崩溃呢?下面我就来介绍一下:
- ⭐ 异常机制
- ⭐ 异常(Exception)的概念
- ⭐ 异常分类
- ⭐ CheckedException 已检查异常
- ⭐ 异常的处理方式之一:捕获异常
- ⭐ 异常的处理方式之二:声明异常(throws 子句)
- ⭐ 如何利用百度解决异常问题
- ⭐ IDEA 调试 debug
⭐ 异常机制
如果我们要拷贝一个文件,在没有异常机制的情况下,我们需要考虑各种异常情况,伪
代码如下:
【示例】伪代码:使用 if 处理程序中可能出现的各种情况
这种方式,有两个坏处:
-
逻辑代码和错误处理代码放一起!
-
程序员本身需要考虑的例外情况较复杂,对程序员本身要求较高!
如上情况,如果是用 Java 的异常机制来处理,对比如下:
异常机制本质当程序出现异常,程序安全的退出、处理完后继续执行的机制
⭐ 异常(Exception)的概念
异常指程序运行过程中出现的非正常现象,例如除数为零、需要处理的文件不存在、数组下标越界等。
在 Java 的异常处理机制中,引进了很多用来描述和处理异常的类,称为异常类。异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。
我们开始看我们的第一个异常对象,并分析一下异常机制是如何工作的。
【示例】异常的分析
public class Test {public static void main(String[] args) {System.out.println("111");int a = 1/0;System.out.println("222");}
}
执行结果如下所示:
根据结果,我们可以看到执行“1/0”时发生了异常,程序终止了,没有执行后面的打印“222”的动作。
如果我们使用 try-catch 来处理,程序遇到异常可以正常的处理,处理完成后,程序继续往下执行:
public class Test {public static void main(String[] args) {System.out.println("111");try {int a = 1/0;} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println("222");}
}
执行结果如下:
程序在执行“1/0”仍然遇到异常,然后进行 try-catch 处理。处理完毕后,程序继续往下执行,打印了“222”内容。
Java 是采用面向对象的方式来处理异常的。处理过程:
⭐ 抛出异常:在执行一个方法时,如果发生异常,则这个方法生成代表该异常的一个对象,停止当前执行路径,并把异常对象提交给 JRE。
⭐ 捕获异常:JRE 得到该异常后,寻找相应的代码来处理该异常。JRE 在方法的调用栈中查找,从生成异常的方法开始回溯,直到找到相应的异常处理代码为止。
⭐ 异常分类
Java 中定义了很多异常类,这些类对应了各种各样可能出现的异常事件,所有异常对象都是派生于 Throwable 类的一个实例。如果内置的异常类不能够满足需要,还可以创建自己的异常类。
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。Java异常类的层次结构如图所示:
Error
Error 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。
Error 表明系统 JVM 已经处于不可恢复的崩溃状态中。
Error 与 Exception 的区别
⭐ 我开着车走在路上,一头猪冲在路中间,我刹车。这叫一个异常。
⭐ 我开着车在路上,发动机坏了,我停车,这叫错误。系统处于不可恢复的崩溃状态。发动机什么时候坏?我们普通司机能管吗?不能。发动机什么时候坏是汽车厂发动机制造商的事。
Exception
Exception 是程序本身能够处理的异常。
Exception 类是所有异常类的父类,其子类对应了各种各样可能出现的异常事件。 通常 Java 的异常可分为:
⭐ RuntimeException 运行时异常
⭐ CheckedException 已检查异常
RuntimeException 运行时异常
派生于 RuntimeException 的异常,如被 0 除、数组下标越界、空指针等,其产生比较频繁,处理麻烦,如果显式的声明或捕获将会对程序可读性和运行效率影响很大。因此由系统自动检测并将它们交给缺省的异常处理程序。
编译器不处理 RuntimeException, 程序员需要增加“逻辑处理来避免这些异常”。
【示例】ArithmeticException 异常:试图除以 0
public class Test3 {public static void main(String[ ] args) {int b=0;System.out.println(1/b);}
}
执行结果如下所示:
解决如上异常需要修改代码:
public class Test3 {public static void main(String[ ] args) {int b=0;if(b!=0){System.out.println(1/b);}}
}
【示例】NullPointerException 异常
public class Test4 {public static void main(String[ ] args) {String str=null;System.out.println(str.charAt(0));}
}
执行结果如下所示:
解决空指针异常,通常是增加非空判断:
public class Test4 {public static void main(String[ ] args) {String str=null;if(str!=null){System.out.println(str.charAt(0));}}
}
【示例】ClassCastException 异常
class Animal{
}
class Dog extends Animal{
}
class Cat extends Animal{
}
public class Test5 {public static void main(String[ ] args) {Animal a=new Dog();Cat c=(Cat)a;}
}
执行结果如下所示:
解决 ClassCastException 的典型方式:
public class Test5 {public static void main(String[ ] args) {Animal a = new Dog();if (a instanceof Cat) {Cat c = (Cat) a;}}
}
【示例】ArrayIndexOutOfBoundsException 异常
public class Test6 {public static void main(String[ ] args) {int[ ] arr = new int[5];System.out.println(arr[5]);}
}
执行结果如下所示:
解决数组索引越界异常的方式,增加关于边界的判断:
public class Test6 {public static void main(String[ ] args) {int[ ] arr = new int[5];int a = 5;if (a < arr.length) {System.out.println(arr[a]);}}
}
【示例】NumberFormatException 异常
public class Test7 {public static void main(String[ ] args) {String str = "1234abcf";System.out.println(Integer.parseInt(str));}
}
执行结果如下所示:
数字格式化异常的解决,可以引入正则表达式判断是否为数字:
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;public class Test7 {public static void main(String[ ] args) {String str = "1234abcf";Pattern p = Pattern.compile("^\\d+$");Matcher m = p.matcher(str);if (m.matches()) { // 如果 str 匹配代表数字的正则表达式,才会转换System.out.println(Integer.parseInt(str));}}
}
⭐ CheckedException 已检查异常
CheckedException 异常在编译时就必须处理,否则无法通过编译。如图所示。
CheckedException 异常的处理方式有两种:
⭐ 使用“try/catch”捕获异常
⭐ 使用“throws”声明异常。
⭐ 异常的处理方式之一:捕获异常
try:
try 语句指定了一段代码,该段代码就是异常捕获并处理的范围。在执行过程中,当任意一条语句产生异常时,就会跳过该条语句中后面的代码。代码中可能会产生并抛出一种或几种类型的异常对象,它后面的 catch 语句要分别对这些异常做相应的处理。
一个 try 语句必须带有至少一个 catch 语句块或一个 finally 语句块。
注意事项
⭐ 当异常处理的代码执行结束以后,不会回到 try 语句去执行尚未执行的代码。
catch:
⭐ 每个 try 语句块可以伴随一个或多个 catch 语句,用于处理可能产生的不同类型的异常对象。
⭐ catch 捕获异常时的捕获顺序:
⭐ 如果异常类之间有继承关系,先捕获子类异常再捕获父类异常。
finally:
⭐ 不管是否发生了异常,都必须要执行。
⭐ 通常在 finally 中关闭已打开的资源,比如:关闭文件流、释放数据库连接等。
try-catch-finally 语句块的执行过程详细分析:
程序首先执行可能发生异常的 try 语句块。如果 try 语句没有出现异常则执行完后跳至finally 语句块执行;如果 try 语句出现异常,则中断执行并根据发生的异常类型跳至相应的catch 语句块执行处理。catch 语句块可以有多个,分别捕获不同类型的异常。catch 语句块执行完后程序会继续执行 finally 语句块。finally 语句是可选的,如果有的话,则不管是否发生异常,finally 语句都会被执行。
【示例】异常处理的典型代码(捕获异常)
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class Test8 {public static void main(String[ ] args) {FileReader reader = null;try {reader = new FileReader("d:/a.txt");char c = (char) reader.read();char c2 = (char) reader.read();System.out.println("" + c + c2);} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {try {if (reader != null) {reader.close();}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}
}
常用开发环境中,自动增加 try-catch 代码块的快捷键:
⭐ 将需要处理异常的代码选中。
⭐ IDEA 中,使用:ctrl+alt+t
⭐ eclipse 中,使用:ctrl+shift+z
⭐ 异常的处理方式之二:声明异常(throws 子句)
⭐ CheckedException 产生时,不一定立刻处理它,可以把异常 throws,由调用者处理。
⭐ 一个方法抛出多个已检查异常,就必须在方法的首部列出所有的异常。
【示例】异常处理的典型代码(声明异常抛出 throws)
package oldwang;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class Test9 {public static void main(String[ ] args) {try {readFile("joke.txt");} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("所需文件不存在!");} catch (IOException e) {System.out.println("文件读写错误!");}}public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException,IOException {FileReader in = new FileReader(fileName);int tem = 0;try {tem = in.read();while (tem != -1) {System.out.print((char) tem);tem = in.read();}} finally {if(in!=null) {in.close();}}}
}
注意事项
⭐ 方法重写中声明异常原则:子类重写父类方法时,如果父类方法有声明异常,那么子类声明的异常范围不能超过父类声明的范围。
try-with-resource 自动关闭 AutoClosable 接口的资源
JAVA 中,JVM 的垃圾回收机制可以对内部资源实现自动回收,给开发者带来了极大的便利。但是 JVM 对外部资源(调用了底层操作系统的资源)的引用却无法自动回收,例如数据库连接,网络连接以及输入输出 IO 流等。这些连接就需要我们手动去关闭,不然会导致外部资源泄露,连接池溢出以及文件被异常占用等。
JDK7 之后,新增了“ try-with-resource”。它可以自动关闭实现了AutoClosable 接口的类,实现类需要实现 close()方法。”try-with-resources
声明”,将 try-catch-finally 简化为 try-catch,这其实是一种语法糖,在编译时仍然会进行转化为 try-catch-finally 语句。
package oldwang;
import java.io.FileReader;
public class Test8 {public static void main(String[ ] args) {try(FileReader reader = new FileReader("d:/a.txt");) {char c = (char) reader.read();char c2 = (char) reader.read();System.out.println("" + c + c2);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}
自定义异常
⭐ 在程序中,可能会遇到 JDK 提供的任何标准异常类都无法充分描述清楚我们想要表达的问题,这种情况下可以创建自己的异常类,即自定义异常类。
⭐ 自定义异常类只需从 Exception 类或者它的子类派生一个子类即可。
⭐ 自定义异常类如果继承 Exception 类,则为 CheckedException 异常,必须对其进行处理;如果不想处理,可以让自定义异常类继承运行时异常RuntimeException 类。
⭐ 习惯上,自定义异常类应该包含 2 个构造器:一个是默认的构造器,另一个是带有详细信息的构造器。
【示例】自定义异常类
/**IllegalAgeException:非法年龄异常,继承 Exception 类*/
public class IllegalAgeException extends Exception {
//默认构造器
public IllegalAgeException() {
}
//带有详细信息的构造器,信息存储在 message 中
public IllegalAgeException(String message) {
super(message);
}
}
【示例】自定义异常类的使用
class Person {
private String name;
private int age;
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setAge(int age) throws IllegalAgeException {
if (age < 0) {
throw new IllegalAgeException("人的年龄不应该为负数");}
this.age = age;
}
public String toString() {
return "name is " + name + " and age is " + age;
}
}
public class TestMyException {
public static void main(String[ ] args) {
Person p = new Person();
try {
p.setName("Lincoln");
p.setAge(-1);
} catch (IllegalAgeException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(p);
}
}
执行结果如下所示:
使用异常机制的建议
⭐ 要避免使用异常处理代替错误处理,这样会降低程序的清晰性,并且效率低下。
⭐ 处理异常不可以代替简单测试---只在异常情况下使用异常机制。
⭐ 不要进行小粒度的异常处理---应该将整个任务包装在一个 try 语句块中。
⭐ 异常往往在高层处理 。
⭐ 如何利用百度解决异常问题
正常学习和开发中,我们经常会遇到各种异常。遇到异常时,需要遵循下面四步来解决:
⭐ 细心查看异常信息,确定异常种类和相关 Java 代码行号
⭐ 确定上下文相关的一些关键词信息(疑难问题,需要)。拷贝异常信息到百度,查看相关帖子,寻找解决思路;
⭐ 前两步无法搞定,再问同学/老师或同事;
⭐ 前三步无法搞定,请示领导。
很多同学碰到异常一下就慌了,立刻开始请教别人搬救兵,殊不知这样做有两大坏处。第一、太不尊重别人,把别人当苦力。第二、失去提高自我的机会,自己解决一个异常,就意味着有能力解决一类异常。解决一类异常能大大提高自身能力。
不要怕花时间在解决问题上,不要觉得解决问题是耽误时间。解决问题的过程中,本身你也在思考。
百度超级搜索:
百度/Google 搜索用好的关键是:关键词的确认,正确的提问。
⭐ 寻找问题本身的关键词(名词)
⭐ 寻找问题上下文的关键词(名词)
⭐ 尽量细致的描述问题,开始搜索
⭐ 如果没找到,慢慢减少关键词,扩大搜索范围。
⭐ IDEA 调试 debug
调试的核心是断点。程序执行到断点时,暂时挂起,停止执行。就像看视频按下停止一样,我们可以详细的观看停止处的每一个细节。
断点 breakpoint
程序运行到此处,暂时挂起,停止执行。我们可以详细在此时观察程序的运行情况,方便做出进一步的判断。
- 设置断点:
(1) 在行号后面单击即可增加断点
(2) 在断点上再单击即可取消断点
进入调试视图
我们通过如下三种方式都可以进入调试视图:
(1) 单击工具栏上的按钮:
(2) 右键单击编辑区,点击:debug
进入调试视图后,布局如下:
左侧为“浏览帧”:
调试器列出断点处,当前线程正在运行的方法,每个方法对应一个“栈帧”。最上面的是当前断点所处的方法。
变量值观察区:
调试器列出了断点处所在方法相关的变量值。我们可以通过它,查看变量的值的变化。
调试操作区
我们通过上图中的按钮进行调试操作,它们的含义如下: