Java的异常

导引

在实际工作中，我们遇到的情况不可能是非常完美的。比如:你写的某个模块，用户输入不一定符合你的要求;你的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;你要读取数据库的数据，数据可能是空的;我们的程序再运行着，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?

这就是我们要讲的异常的处理！

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。

举个例子：

package com.company;public class Main {public static void main(String[] args) {System.out.println(1/0);//很明显程序有错}
}

我们运行这段代码会出现什么结果呢？

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zeroat com.company.Main.main(Main.java:5)进程已结束，退出代码 1

很明显，不会有结果，因为1/0在数学上是没有意义的，所以程序会报错：/by zero

1. 异常的分类

JDK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:

1.1 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。这些异常发生时，Java虚拟机(JVM)一般会选择线程终止。

1.2 Exception

Exception是程序本身能够处理的异常，如:空指针异常(NullPointerException)、数组下标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)、类型转换异常(ClassCastException)、算术异常(ArithmeticException)等。

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:

1. RuntimeException 运行时异常
2. CheckedException 已检查异常

1.2.1 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(用户可不必对其处理)。
这类异常通常是由编程错误导致的，所以在编写程序时，并不要求必须使用异常处理机。

1.2.2 CheckedException 已检查异常

所有不是RuntimeException的异常，统称为Checked Exception，又被称为“已检查异常”，如IOExceptionSQLException等以及用户自定义的Exception异常。异常在编译时就必须做出处理，否则无法通过编译。

通常解决办法有两种：也就是抓抛机制。

1.3 异常的举例

1.3.1 ArithmeticException异常

public class Test1{public static void main(String[]args){int b = 0;System.outprintln(1/b);}
}

解决办法：

public class Test1{public static void main(String[]args){int b = 0;if(b! = 0){//增加判断语句System.outprintln(1/b);}}
}

1.3.2 NullPointerException异常

当程序访问一个空对象的成员变量或方法，或者访问一个空数组的成员时会发生空指针异常。

 public class Test2{public static void main(String[] args){String str = null;System.out.println(st.charAt(0));}

解决空指针异常，通常是增加非空判断:

 public class Test2 {public static void main(String[] args){String str = null; if(str! = null)(System.out.println(str.charAt(0));}}
}

1.3.3 ClassCastException异常

在引用数据类型转换时，有可能发生类型转换异常

class Animal{  
}
class Dog extends Animall{}class Cat extends Animall{}public class Test3 (public static void main(String[]args)(Animal a = new Dog(); Cat c = (Cat)a;}
}

解决ClassCastException的典型方式 :

public class Test3 (public static void main(String[]args)(Animal a = new Dog(); if(a instanceof Cat){Cat c = (Cat)a;  }}
}

1.3.4 ArrayIndexOutOfBoundsException异常

当程序访问一个数组的某个元素时，如果这个元素的索引超出了0~数组长度-1这个范围，则会出现数组下标越界异常。

 public class Test4{public static void main(String[]args){int[]arr=new int[5];System.out.println(arr[5]);}}

解决方式就是把5换成0 - 4的下标。

1.3.5 NumberFormatExceptio异常

在使用包装类将字符串转换成基本数据类型时如果字符串的格式不正确，则会出现数字格式异常

public class Test5{public static void main(String[]args){String str = "1234abcf";System.out.println(Integer.parselnt(str));}
}

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;
//可以先了解public class Test5(public static void main(String[]args)(String str = "1234abcf"; Patten p = Patter.compile("^\\d + s");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.outprintIn(Integer.parseln(str));}}
}

1.3.6 注意事项

• 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。

2. 异常的处理

2.1 捕获异常

捕获异常是通过3个关键词来实现的:try-catch-finally。

用try来执行一段程序，如果出现异常，系统抛出一个异常，可以通过它的类型来捕捉(catch)并处理它，最后一步是通过finally语句为异常处理提供一个统一的出口，finally所指定的代码都要被执行(catch语句可有多条;finally语句最多只能有一条，根据自己的需要可有可无。

package day04;
public class Test6 {public static void main(String[] args) {//测试抛出异常B b = new B();try{b.test();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}//测试自定义异常B b = new B();try {b.test1(50);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}	}
}class B{//自定义异常类，后面会讲到int i;int age;public void test1(int age)throws Exception {if(age >= 0 && age <= 100) {this.age = age;System.out.println("年龄是" + age);}else {throw new Exception("年龄不在0到100之间");}}public void test()throws Exception{//抛出B b = null;System.out.println(b.i);}
}

注意事项：

• 当异常处理的代码执行结束后，不会回到try语句去执行未执行的代码！

• 一个try语句必须带有至少一个catch语句块或一个finally语句块。

• 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导常对象

  常用方法，这些方法均继承自Throwable类。

  1. toString()方法，显示异常的类名和产生异常的原因

  2. getMessage()方法，只显示产生异常的原因，但不显示类名。

  3. printStackTrace()方法，用来跟踪异常事件发生时堆栈的内容。

• catch捕获异常时的捕获顺序:
  如果异常类之间有继承关系，在顺序安排上需注意。越是顶层的类，越放在下面，再不然就直接把多余的catch省略掉。 也就是先捕获子类异常再捕获父类异常。

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finally
有些语句，不管是否发生了异常，都必须要执行，那么就可以把这样的语句放到finally语句块中。
通常在finally中关闭程序块已打开的资源，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:

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，则不管是否发生导常，finallv语句都会被执行。

注意事项：

• 即使try和catch块中存在return语句，finally 语句也会执行。是在执行完finally语句后再通过return 退出。
• finally语句块只有一种情况是不会执行的，那就是在执行finally之前遇到了 System.exit(0)结束程序运行。

2.2 try-catch代码块的快捷键

1. 将需要处理异常的代码选中
2. IDEA中，使用:ctrl+alt+t
3. eclipse中，使用:ctrl+shift+z

2.3 声明异常(throws子句)

当CheckedException产生时，不一定立刻处理它，可以再把异常throws 出去。在方法中使用try-catch-finally是由这个方法来处理异常。但是在一些情况下，当前方法并不需要处理发生的异常，而是向上传递给调用它的方法处理。
如果一个方法中可能产生某种异常，但是并不能确定如何处理这种异常，则应根据异常规范在方法的首部声明该方法可能抛出的异常。
==>如果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，之间以逗号隔开。

public void test()throws Exception{B b = null;System.out.println(b.i);}

2.4 try-with-resource新特性

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-reasource”。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。

import java.io.FileReader
public class Test7{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();}}
}

2.5 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，则为受检查异常，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。

  /**llegalAgeException:非法年龄异常，继承 Exception 类*/
  class llegalAgeException extends Exception{//默认构造器public llegalAgeException(){}
  //带有详细信息的构造器，信息存储在message中 public llegalAgeException(String message){super(message);}
  }
  

结尾

我们应该了解和掌握：

1. 异常机制的本质
2. 异常的概念
3. 异常的分类
4. try-catch-finally
5. throws声明异常
6. try-witch-resource,新特性
7. 自定义异常

我想睡觉！
不，你不想！

#include <stdio.h>
int main(){printf("晚安！");return 0;
}