一文了解java異常機制
- 2019 年 10 月 3 日
- 筆記
1.異常的概述
1.1什麼是異常？
1.2 如何處理異常？
1.2.1 傳統的異常處理
假如現在要求在控制台中，輸入被除數和除數，求商。
傳統做法是這樣的：
1 public static void main(String[] args) { 2 System.out.println("請輸入一個被除數:"); 3 Scanner sc = new Scanner(System.in); 4 if(sc.hasNextInt()) { 5 int num1 = sc.nextInt(); 6 System.out.println("請輸入一個除數:"); 7 if(sc.hasNextInt()) { 8 int num2 = sc.nextInt(); 9 if(0 == num2) { 10 System.out.println("除數不能為0！"); 11 }else { 12 int r = num1 / num2; 13 System.out.println("r = " + r); 14 } 15 }else { 16 System.out.println("除數輸入不合法!"); 17 } 18 }else { 19 //在控制台有可能輸入字元串 20 System.out.println("被除數輸入不合法!"); 21 } 22 23 } 24
從上面這個例子可以可以看出，這麼簡單的業務需求，程式碼也要寫得那麼長，因為要考慮的問題有很多，這樣寫程式碼會覺得很累，而且出現了異常，程式會中斷，不會執行後面的程式碼。因此，Java程式語言使用異常處理機製為程式提供異常處理的能力。
1.2.2 java的異常處理
在Java中，異常處理的過程：
這種處理過程就像你上班遇到公路施工，你做出了處理——繞路行走，避開施工路段，讓你按時到達公司！
2.異常的分類
在 Java 中，所有的異常都有一個共同的祖先 Throwable（可拋出）。Throwable 指定程式碼中可用異常傳播機制通過 Java 應用程式傳輸的任何問題的共性。
Throwable： 有兩個重要的子類：Exception（異常）和 Error（錯誤），二者都是 Java 異常處理的重要子類，各自都包含大量子類。
Error（錯誤）:是程式無法處理的錯誤，表示運行應用程式中較嚴重問題。大多數錯誤與程式碼編寫者執行的操作無關，而表示程式碼運行時 JVM（Java 虛擬機）出現的問題。例如，Java虛擬機運行錯誤（Virtual MachineError），當 JVM 不再有繼續執行操作所需的記憶體資源時，將出現 OutOfMemoryError。這些異常發生時，Java虛擬機（JVM）一般會選擇執行緒終止。
這些錯誤表示故障發生於虛擬機自身、或者發生在虛擬機試圖執行應用時，如Java虛擬機運行錯誤（Virtual MachineError）、類定義錯誤（NoClassDefFoundError）等。這些錯誤是不可查的，因為它們在應用程式的控制和處理能力之 外，而且絕大多數是程式運行時不允許出現的狀況。對於設計合理的應用程式來說，即使確實發生了錯誤，本質上也不應該試圖去處理它所引起的異常狀況。在 Java中，錯誤通過Error的子類描述。
Exception（異常）:是程式本身可以處理的異常。Exception 類有一個重要的子類 RuntimeException。RuntimeException 類及其子類表示“JVM 常用操作”引發的錯誤。例如，若試圖使用空值對象引用、除數為零或數組越界，則分別引發運行時異常（NullPointerException、ArithmeticException）和 ArrayIndexOutOfBoundException。注意：異常和錯誤的區別：異常能被程式本身可以處理，錯誤是無法處理。通常，Java的異常(包括Exception和Error)分為可查的異常（checked exceptions）和不可查的異常（unchecked exceptions）。
可查異常（編譯器要求必須處置的異常）：正確的程式在運行中，很容易出現的、情理可容的異常狀況。可查異常雖然是異常狀況，但在一定程度上它的發生是可以預計的，而且一旦發生這種異常狀況，就必須採取某種方式進行處理。
除了RuntimeException及其子類以外，其他的Exception類及其子類都屬於可查異常。這種異常的特點是Java編譯器會檢查它，也就是說，當程式中可能出現這類異常，要麼用try-catch語句捕獲它，要麼用throws子句聲明拋出它，否則編譯不會通過。
不可查異常(編譯器不要求強制處置的異常):包括運行時異常（RuntimeException與其子類）和錯誤（Error）。
Exception 這種異常分兩大類運行時異常和非運行時異常(編譯異常)。程式中應當儘可能去處理這些異常。
運行時異常：都是RuntimeException類及其子類異常，如NullPointerException(空指針異常)、IndexOutOfBoundsException(下標越界異常)等，這些異常是不檢查異常，程式中可以選擇捕獲處理，也可以不處理。這些異常一般是由程式邏輯錯誤引起的，程式應該從邏輯角度儘可能避免這類異常的發生。運行時異常的特點是Java編譯器不會檢查它，也就是說，當程式中可能出現這類異常，即使沒有用try-catch語句捕獲它，也沒有用throws子句聲明拋出它，也會編譯通過。
非運行時異常 （編譯異常）：是RuntimeException以外的異常，類型上都屬於Exception類及其子類。從程式語法角度講是必須進行處理的異常，如果不處理，程式就不能編譯通過。如IOException、SQLException等以及用戶自定義的Exception異常，一般情況下不自定義檢查異常。
3.異常處理機制
通過上面對異常的解釋，現在應該對異常有一定的了解。下面來說明在java中是如何處理異常的。
- 在java中用對象來表示異常的。
- java是通過try-catch、try-catch-finally、try-catch-catch…語句來處理異常的。
3.1 try-catch
3.1.1 try-catch的使用
try{} 程式碼塊用於執行可能存在異常的程式碼，catch(異常類型 異常對象的名稱){}程式碼塊用於捕獲並處理異常。
1 try{ 2 //有可能出現異常的程式碼段1 3 //有可能出現異常的程式碼段2 4 }catch(異常類型 e){ 5 //處理異常的程式碼段3 6 } 7 //程式碼段4
處理1.2.1的兩數相除問題的demo：
1 public static void main(String[] args) { 2 Scanner sc = new Scanner(System.in); 3 try{ 4 System.out.println("請輸入一個被除數:"); 5 int num1=sc.nextInt(); 6 System.out.println("請輸入一個除數:"); 7 int num2=sc.nextInt(); 8 int result=num1/num2; 9 }catch(Exception e){ 10 System.out.println("在此處處理異常！"); 11 } 12 System.out.println("程式運行結束"); 13 14 }
3.1.2 try-catch的執行順序
第一種：沒有遇到異常，即正常執行
第二種：匹配到異常
在try{}中的程式碼遇到異常時，會與catch（）中括弧里的異常進行比對，如果遇到的異常時屬於catch的異常就會執行catch塊中的程式碼，讓後執行try-catch塊後面的程式碼
第三種：匹配不到異常
3.2 try-catch-finally
try{} 程式碼塊用於執行可能存在異常的程式碼，catch{}程式碼塊用於捕獲並處理異常。
finally{} 程式碼塊用於回收資源(關閉文件、關閉資料庫、關閉管道)的程式碼。finally程式碼塊不管是否出現異常，都必須執行（ finally塊唯一不執行的情況System.exit(0) jvm正常退出。）
3.1.1 try-catch-finally的執行順序
第一種：catch塊沒有return語句
（1）沒有遇到異常：
try塊內的程式碼——>finally塊內的程式碼——>finally塊後的程式碼
（2）遇到異常並匹配到異常：
try塊內的程式碼——>catch塊內的程式碼——>finally塊內的程式碼——>finally塊後的程式碼
1 public class Test01 { 2 public static void main(String[] args) { 3 try { 4 int a=1/0; 5 System.out.println("try"); 6 } catch (Exception e) { 7 System.out.println("catch"); 8 }finally { 9 System.out.println("finally"); 10 } 11 System.out.println("程式正常運行結束"); 12 } 13 }
結果：
1 catch 2 finally 3 程式正常運行結束
（3）遇到異常卻沒有匹配到異常：
try塊內的程式碼——>finally塊內的程式碼——>程式中斷運行
1 public static void main(String[] args) { 2 try { 3 int a=1/0;//會拋出ArithmeticException 4 System.out.println("try"); 5 } catch (NullPointerException e) { 6 System.out.println("catch"); 7 }finally { 8 System.out.println("finally"); 9 } 10 System.out.println("程式正常運行結束"); 11 }
結果：
1 Exception in thread "main" finally 2 java.lang.ArithmeticException: / by zero 3 at Test1.Test01.main(Test01.java:8)
第二種：catch塊有return語句
（1）沒有異常
try塊內的程式碼——>finally塊內的程式碼——>try塊內的return語句
1 public class Test01 { 2 public static int test() { 3 try { 4 int a=2*2; 5 System.out.println("try"); 6 return a; 7 } catch (Exception e) { 8 System.out.println("catch"); 9 return 0; 10 }finally { 11 System.out.println("finally"); 12 } 13 } 14 public static void main(String[] args) { 15 System.out.println(test()); 16 System.out.println("程式正常運行結束"); 17 } 18 }
結果：
1 try 2 finally 3 4 4 程式正常運行結束
（2）遇到異常並匹配到異常：
執行順序如圖：
1 public class Test01 { 2 public static int test() { 3 try { 4 int a=2/0; 5 System.out.println("try"); 6 return a; 7 } catch (Exception e) { 8 System.out.println("catch"); 9 return 0; 10 }finally { 11 System.out.println("finally"); 12 } 13 } 14 public static void main(String[] args) { 15 System.out.println(test()); 16 System.out.println("程式正常運行結束"); 17 } 18 }
結果：
1 catch 2 finally 3 0 4 程式正常運行結束
（3）遇到異常卻沒有匹配到異常：
try塊內的程式碼——>finally塊內的程式碼——>程式中斷運行
1 public class Test01 { 2 public static int test() { 3 try { 4 int a=2/0; 5 System.out.println("try"); 6 return a; 7 } catch (NullPointerException e) { 8 System.out.println("catch"); 9 return 0; 10 }finally { 11 System.out.println("finally"); 12 } 13 } 14 public static void main(String[] args) { 15 System.out.println(test()); 16 System.out.println("程式正常運行結束"); 17 } 18 }
結果：
finally Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero at Test1.Test01.test(Test01.java:8) at Test1.Test01.main(Test01.java:19)
4. 聲明異常
4.1 throws
當開發者在定義方法時，事先知道方法在調用時會出現異常，但不知道該如何處理，此時可以在該方法上聲明異常。表示該方法在調用過程中會出現異常，請調用者自行處理。
在java中使用throws 聲明異常。一個方法可以聲明多個異常，用,號分割，寫法如下：
1 public void test2()throws IOException,RuntimeException{ 2 //有異常出得程式碼，在此處沒有處理 3 }
4.2 聲明異常與方法重載的關係
聲明異常和方法重載沒有任何關係。
4.3 聲明異常與方法重寫的關係
- 如果父類方法聲明了異常(檢查時或運行時)，子類方法可以完全遵循父類異常，也可以不聲明異常。
- 如果父類方法沒有聲明異常，子類可以不聲明異常，也可以聲明RuntimeException，但不能聲明Exception。
- 如果父類聲明了運行時異常，子類可以完全遵循父類異常，也可以不聲明異常。
5.拋出異常
當系統異常滿足不了開發需要時，開發者可以自行根據需要自行拋出異常。
throw 用於手動拋出異常。
如果一直都沒有處理（即沒有用try-catch等語句）異常會把異常拋給調用者，一直拋到main函數處，如果在main函數中也沒有處理繼續在main函數後拋出異常，這時候會拋給jvm處理。如下栗子：
1 public class Test01 { 2 public static void test1()throws IOException,RuntimeException{ 3 //有異常拋出得程式碼，在此處沒有處理，例如：throw new Exception（“異常資訊”）； 4 } 5 public static void test2()throws IOException,RuntimeException{ 6 test1();//調用有拋出異常的方法，在此沒有處理 7 } 8 public static void main(String[] args)throws IOException,RuntimeException { 9 test2();//main調用有拋出異常的方法，在此沒有處理 10 } 11 }
注意:
開發者根據自身需要可以選擇拋出檢查時異常和運行時異常
6. 自定義異常
當JDK 中的異常類型不能滿足程式的需要時，可以自定義異常類。
自定義異常步驟:
- [1] 確定異常類型.繼承Excepion 或者RuntimeException
- [2] 編寫自定義異常類，並實現構造方法
- [3] 在方法需要的地方手動聲明並拋出異常。
1 public class myException extends Exception { 2 3 public myException() { 4 super(); 5 } 6 7 public myException(String message) { 8 super(message); 9 } 10 11 //自定義異常中的方法，以符合自己的需求 12 public void showInfo() { 13 System.out.println(super.getMessage()+"@Line:"); 14 } 15 }
