Java異常機制

2021 年 3 月 1 日
筆記
JAVA

Java異常機制

異常

異常是程式中的一些錯誤。但並不是所有的錯誤都是異常，並且錯誤有時候是可以避免的。

異常的分類：

檢查性異常：最具代表的檢查性異常是用戶錯誤或問題引起的異常，這是程式設計師無法預見的。例如要打開一個不存在文件時，一個異常就發生了，這些異常在編譯時不能被簡單地忽略。
運行時異常： 運行時異常是可能被程式設計師避免的異常。與檢查性異常相反，運行時異常可以在編譯時被忽略。
錯誤（Error）： 錯誤不是異常，而是脫離程式設計師控制的問題。錯誤在程式碼中通常被忽略。例如，當棧溢出時，一個錯誤就發生了，在編譯時同樣檢查不到。

示例：

package com.wmwx.exception;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        new Demo01().a();           //拋出異常：StackOverflowError
        System.out.println(11/0);   //拋出異常：ArithmeticException
        System.out.println()        //拋出異常：Error
    }

    public void a(){
        b();
    }

    public void b(){
        a();
    }
}

異常體系結構

Java把異常當做對象來處理，並定義了一個基類java.lang.Throwable作為所有異常的超類。這些異常分為兩大類，即異常（Exception）和錯誤（Error）。其中，Exception類有兩個主要的子類，即 IOException 類和 RuntimeException 類。

Error

Error類對象由虛擬機生成並拋出，大多數錯誤與程式碼編寫者所執行的操作無關。

常見的錯誤如Java虛擬機運行錯誤（VirtualMachineError），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虛擬機一般會選擇將執行緒中止。

還有發生在虛擬機試圖執行應用時的錯誤，如類定義錯誤（NoClassDefFoundError）、鏈接錯誤（LinkageError）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程式能力之外，而且絕大多數是程式運行時不允許出現的狀況。

Exception

在Exception類的分支中有一個重要的子類 RuntimeException（運行時異常），其中包含以下異常：

ArrayIndexOutOfBoundsException（數組下標越界）
NullPointerException（空指針異常）
ArithmeticException（算術異常）
MissingResourceException（丟失資源）
ClassNotFoundException（找不到類）

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。

Error和Exception的區別:

Error 通常是災難性的致命的錯誤，是程式無法控制和處理的，當出現這些異常時，Java虛擬機(JVM)一般會選擇終止執行緒
Exception 通常情況下是可以被程式處理的，並且在程式中應該儘可能的去處理這些異常。

捕獲異常

使用 try 和 catch 關鍵字可以捕獲異常。try/catch 程式碼塊放在異常可能發生的地方。

try/catch程式碼塊中的程式碼稱為保護程式碼，其基本語法如下：

try
{
   // 程式程式碼
}catch(ExceptionName e1)
{
   // Catch 塊
}catch(ExceptionName e2)	//e2需比e1範圍更大
{
   // Catch 塊
}finally {
   // 終究會執行
}

示例：

package com.wmwx.exception;

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 11;
        int b = 0;

        //快捷鍵 ctrl+alt+T
        try{                                //try 監控區域
            System.out.println(a/b);
        }catch (ArithmeticException e){     //catch 捕獲異常（參數是異常類型）
            System.out.println("程式出現異常，變數b不能為0！");
        }finally {                          //finally 善後工作
            System.out.println("finally終究會被執行。");
        }

        try{                                //監控區域
            new Demo02().a();
        }catch (StackOverflowError e){      //捕獲異常，多個類別需要從小到大
            System.out.println("StackOverflowError");   //會輸出
        }catch (Exception e){
            System.out.println("Exception");            //不會輸出
        }catch (Throwable t){
            System.out.println("Throwable");            //不會輸出
        }finally {                          //善後工作
            System.out.println("finally終究會被執行。");
        }
    }

    public void a(){
        b();
    }

    public void b(){
        a();
    }
}

拋出異常

如果一個方法沒有捕獲到一個檢查性異常，那麼該方法必須使用 throws 關鍵字來聲明。throws 關鍵字放在方法簽名的尾部。

也可以使用 throw 關鍵字拋出一個異常，無論它是新實例化的還是剛捕獲到的。

注意：兩種方式的拼寫不同，第一種末尾有 s，第二種沒有。

示例：

package com.wmwx.exception;

public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 11;
        int b = 0;

        try {
            new Demo03().devide(a, b);
        } catch (ArithmeticException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
        }
    }

    //假設在方法中無法處理異常，可以用throws主動拋出異常
    public void devide(int a, int b) throws ArithmeticException{
        if (b==0){
            throw new ArithmeticException();    //使用throw主動拋出異常，一般用在方法中
        }
        System.out.println(a / b);
    }
}

自定義異常

使用Java內置的異常類可以描述在編程時出現的大部分異常精況。除此之外，用戶還可以自定義異常，只需繼承Exception類即可。

示例：

MyException類（自定義異常類）：

package com.wmwx.exception;

//自定義的異常類
public class MyException extends Exception{
    //假設：當傳遞過來的數字大於10時拋出異常
    private int detail;
    //構造方法
    public MyException(int a) {
        this.detail = a;
    }
    //toString 列印異常資訊
    @Override
    public String toString() {
        return "MyException{detail=" + detail + "}";
    }
}

Demo04類（測試類）：

package com.wmwx.exception;

//自定義異常的測試類
public class Demo04 {
    //可能會存在異常的方法
    public void test(int a) throws MyException {
        System.out.println("傳遞的參數為："+a);
        if (a>10){
            throw new MyException(a);   //拋出異常
        }
        System.out.println("沒有異常！");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            new Demo04().test(5);       //沒有異常
            new Demo04().test(15);      //有異常
        } catch (MyException e) {
            System.out.println("MyException => " + e);
        }
    }
}

經驗總結

處理運行時異常時，採用邏輯去合理規避，同時輔助 try-catch 處理。
在多重catch塊後面，可以加一個 catch (Exception) 來處理可能會被遺漏的異常。對於不確定的程式碼，也可以加上try-catch，處理潛在的異常。
盡量去處理異常，切忌只是簡單地調用 printStackTrace() 去列印輸出。具體如何處理異常，要根據不同的業務需求和異常類型去決定。
盡量添加 finally 語句塊去釋放佔用的資源。

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