异常

1. 异常概述

1.1 异常概念

异常，就是不正常的意思。在生活中：医生说，你的身体某个部位有异常，该部位和正常相比有点不同，该部位的功能将受影响。在程序中的意思就是：

• 异常 ：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致 JVM 的非正常停止。

在 Java 等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java 处理异常的方式是中断处理。

异常指的并不是语法错误，语法错了，编译不通过，不会产生字节码文件，根本不能运行.

1.2 异常体系

异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是 java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error 与 java.lang.Exception，平常所说的异常指 java.lang.Exception。

Throwable 体系：

• Error: 严重错误 Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
• Exception: 表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。

Throwable 中的常用方法：

• public void printStackTrace(): 打印异常的详细信息。

  包含了异常的类型，异常的原因，还包括异常出现的位置，在开发和调试阶段，都得使用 printStackTrace。

• public String getMessage(): 获取发生异常的原因。

  提示给用户的时候，就提示错误原因。

• public String toString(): 获取异常的类型和异常描述信息 (不用)。

出现异常，不要紧张，把异常的简单类名，拷贝到 API 中去查。

1.3 异常分类

我们平常说的异常就是指 Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。

异常 (Exception) 的分类: 根据在编译时期还是运行时期去检查异常？

• 编译时期异常:checked 异常。在编译时期，就会检查，如果没有处理异常，则编译失败。(如日期格式化异常)
• 运行时期异常:runtime 异常。在运行时期，检查异常。在编译时期，运行异常不会编译器检测 (不报错)。(如数学异常)

1.4 异常的产生过程解析

先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常 ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。

工具类

public class ArrayTools {
    // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

测试类

public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

上述程序执行过程图解：

2. 异常的处理

Java 异常处理的五个关键字：try、catch、finally、throw、throws

2.1 抛出异常 throw

在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如，在定义方法时，方法需要接受参数。那么，当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。

在 java 中，提供了一个 throw 关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。那么，抛出一个异常具体如何操作呢？

1. 创建一个异常对象。封装一些提示信息 (信息可以自己编写)。

2. 需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢？怎么将这个异常对象传递到调用者处呢？通过关键字 throw 就可以完成。throw 异常对象。

   throw 用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。

使用格式：

throw new 异常类名(参数);

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

例如：

throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
 
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

学习完抛出异常的格式后，我们通过下面程序演示下 throw 的使用。

public class ThrowDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个数组 
        int[] arr = {2,4,52,2};
        //根据索引找对应的元素 
        int index = 4;
        int element = getElement(arr, index);
 
        System.out.println(element);
        System.out.println("over");
    }
    /*
     * 根据 索引找到数组中对应的元素
     */
    public static int getElement(int[] arr,int index){ 
        //判断  索引是否越界
        if(index<0 || index>arr.length-1){
             /*
             判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。
             这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。 
              */
             throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们，角标越界了```");
        }
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

注意：如果产生了问题，我们就会 throw 将问题描述类即异常进行抛出，也就是将问题返回给该方法的调用者。

那么对于调用者来说，该怎么处理呢？一种是进行捕获处理，另一种就是继续讲问题声明出去，使用 throws 声明处理。

2.2 Objects 非空判断

还记得我们学习过一个类 Objects 吗，曾经提到过它由一些静态的实用方法组成，这些方法是 null-save（空指针安全的）或 null-tolerant（容忍空指针的），那么在它的源码中，将对象为 null 的值进行了抛出异常操作。

• public static <T> T requireNonNull(T obj): 查看指定引用对象不是 null。

查看源码发现这里对为 null 的进行了抛出异常操作：

public static <T> T requireNonNull(T obj) {
    if (obj == null)
        throw new NullPointerException();
    return obj;
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

2.3 声明异常 throws

声明异常：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过 throw 抛出了编译时异常，而没有捕获处理（稍后讲解该方式），那么必须通过 throws 进行声明，让调用者去处理。

关键字 throws 运用于方法声明之上，用于表示当前方法不处理异常，而是提醒该方法的调用者来处理异常 (抛出异常).

声明异常格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{   }  

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

声明异常的代码演示：

public class ThrowsDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        read("a.txt");
    }
 
    // 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

throws 用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在 throws 后面可以写多个异常类，用逗号隔开。

public class ThrowsDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        read("a.txt");
    }
 
    public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
        if (!path.equals("b.txt")) {
            throw new IOException();
        }
    }
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

2.4 捕获异常 try...catch

如果异常出现的话，会立刻终止程序，所以我们得处理异常:

1. 该方法不处理，而是声明抛出，由该方法的调用者来处理 (throws)。
2. 在方法中使用 try-catch 的语句块来处理异常。

try-catch 的方式就是捕获异常。

• 捕获异常：Java 中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理。

捕获异常语法如下：

try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型  e){
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

try：该代码块中编写可能产生异常的代码。

catch：用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。

注意:try 和 catch 都不能单独使用，必须连用。

演示如下：

public class TryCatchDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {// 当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
            read("b.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢？
            //try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我们 当前的这个方法中 有异常  有编译期异常
     */
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

如何获取异常信息：

Throwable 类中定义了一些查看方法:

• public String getMessage(): 获取异常的描述信息，原因 (提示给用户的时候，就提示错误原因)。

• public String toString(): 获取异常的类型和异常描述信息 (不用)。

• public void printStackTrace(): 打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。

​ 包含了异常的类型，异常的原因，还包括异常出现的位置，在开发和调试阶段，都得使用 printStackTrace。

在开发中呢也可以在 catch 将编译期异常转换成运行期异常处理。

多个异常使用捕获又该如何处理呢？

1. 多个异常分别处理。
2. 多个异常一次捕获，多次处理。
3. 多个异常一次捕获一次处理。

一般我们是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：

try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型A  e){  当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获.
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}catch(异常类型B  e){  当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获.
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

注意：这种异常处理方式，要求多个 catch 中的异常不能相同，并且若 catch 中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的 catch 处理，父类异常在下面的 catch 处理。

2.5 finally 代码块

finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而 finally 就是解决这个问题的，在 finally 代码块中存放的代码都是一定会被执行的。

什么时候的代码必须最终执行？

当我们在 try 语句块中打开了一些物理资源 (磁盘文件 / 网络连接 / 数据库连接等), 我们都得在使用完之后，最终关闭打开的资源。

finally 的语法:

try...catch....finally: 自身需要处理异常，最终还得关闭资源。

注意:finally 不能单独使用。

比如在我们之后学习的 IO 流中，当打开了一个关联文件的资源，最后程序不管结果如何，都需要把这个资源关闭掉。

finally 代码参考如下：

public class TryCatchDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            read("a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            //抓取到的是编译期异常  抛出去的是运行期 
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我们 当前的这个方法中 有异常  有编译期异常
     */
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

当只有在 try 或者 catch 中调用退出 JVM 的相关方法，此时 finally 才不会执行，否则 finally 永远会执行。

2.6 异常注意事项

• 运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
• 如果父类抛出了多个异常，子类覆盖父类方法时，只能抛出相同的异常或者是他的子集。
• 父类方法没有抛出异常，子类覆盖父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
• 当多异常处理时，捕获处理，前边的类不能是后边类的父类
• 在 try/catch 后可以追加 finally 代码块，其中的代码一定会被执行，通常用于资源回收。

3. 自定义异常

3.1 概述

为什么需要自定义异常类:

我们说了 Java 中不同的异常类，分别表示着某一种具体的异常情况，那么在开发中总是有些异常情况是 SUN 没有定义好的，此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。, 例如年龄负数问题，考试成绩负数问题。

在上述代码中，发现这些异常都是 JDK 内部定义好的，但是实际开发中也会出现很多异常，这些异常很可能在 JDK 中没有定义过，例如年龄负数问题，考试成绩负数问题。那么能不能自己定义异常呢？

什么是自定义异常类:

在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.

自定义一个业务逻辑异常: LoginException。一个登陆异常类。

异常类如何定义:

1. 自定义一个编译期异常：自定义类 并继承于 java.lang.Exception。
2. 自定义一个运行时期的异常类：自定义类 并继承于 java.lang.RuntimeException。

3.2 自定义异常的练习

要求：我们模拟登陆操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。

首先定义一个登陆异常类 LoginException：

// 业务逻辑异常
public class LoginException extends Exception {
    /**
     * 空参构造
     */
    public LoginException() {
    }
 
    /**
     *
     * @param message 表示异常提示
     */
    public LoginException(String message) {
        super(message);
    }
}

				

					
				
				

					
				
				

					
				
				

					
				
			

模拟登陆操作，使用数组模拟数据库中存储的数据，并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。

public class Demo {
    // 模拟数据库中已存在账号
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
 
    public static void main(String[] args) {     
        //调用方法
        try{
              // 可能出现异常的代码
            checkUsername("nill");
            System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
        }catch(LoginException e){
            //处理异常
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
    //判断当前注册账号是否存在
    //因为是编译期异常，又想调用者去处理 所以声明该异常
    public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
        for (String name : names) {
            if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
                throw new LoginException("亲"+name+"已经被注册了！");
            }
        }
        return true;
    }
}