11. 认识异常
- 11.1 异常的概念与体系结构
- 11.1.1 异常的概念
- 11.1.2 异常的体系结构
- 11.1.3 异常的分类
- 11.2 异常的处理
- 11.2.1 防御式编程
- 11.2.2 异常的抛出 throw
- 11.2.3 异常的捕获
- 异常声明throws
- try-catch捕获并处理
- finally
- 问题:既然 finally 和 try-catch-finally 后的代码都会执行,那为什么还要有finally呢?
- 面试题:1.throw和throws的区别?
- 面试题:2.finally中语句一定会执行吗?
- 11.2.4 异常的处理流程
- 11.3 自定义类
11.1 异常的概念与体系结构
11.1.1 异常的概念
在Java中,将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。
常见的异常:
- 算术异常
public static void main(String[] args) {
System.out.println(10/0); // 报错 下面代码不会执行
System.out.println("after");
}
2. 数组越界异常
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3};
System.out.println(arr[3]);
}
- 空指针异常
public static void main(String[] args) {
int[] arr = null;
System.out.println(arr.length);
}
Java中不同类型的异常,都有其对应的类进行描述。
11.1.2 异常的体系结构
异常其实就是一个一个的类。
异常种类繁多,为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理,Java内部维护了一个异常的体系结构:
在这个结构中:
- Throwable:是异常体系的顶层类,其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
- Error:指的是Java虚拟机无法解决的严重问题,比如:JVM的内部错误、资源耗尽等,典型代表:
StackOverflowError和OutOfMemoryError,一旦发生回力乏术。 - Exception:异常产生后程序员可以通过代码进行处理,使程序继续执行。比如:感冒、发烧。我们平时所说
的异常就是Exception。
11.1.3 异常的分类
而在Throw able分有Error错误和Exception异常两大类,异常可能在编译时发生,也可能在程序运行时发生,根据发生的时机不同,异常又分有编译时异常 又称受查异常和运行时异常 又称非受查异常。
-
编译时异常
在程序编译期间发生的异常,称为编译时异常,也称为受检查异常(Checked Exception) -
运行时异常
在程序执行期间发生的异常,称为运行时异常,也称为非受检查异常(Unchecked Exception)
RunTimeException以及其子类对应的异常,都称为运行时异常。比如:NullPointerException、
ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。
注意:编译时出现的语法性错误,不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了
system.out.println. 此时编译过程中就会出错, 这是 “编译期” 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到class 文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误.
11.2 异常的处理
11.2.1 防御式编程
错误在代码中是客观存在的. 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿. 主要的方式
- LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查. 即:事前防御型
boolean ret = false;
ret = 登陆游戏();
if (!ret) {
处理登陆游戏错误;
return;
}
ret = 开始匹配();
if (!ret) {
处理匹配错误;
return;
}
ret = 游戏确认();
if (!ret) {
处理游戏确认错误;
return;
}
ret = 选择英雄();
if (!ret) {
处理选择英雄错误;
return;
}
ret = 载入游戏画面();
if (!ret) {
处理载入游戏错误;
return;
}
缺陷:正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱。
- EAFP: It’s Easier to Ask Forgiveness than Permission. “事后获取原谅比事前获取许可更容易”. 也就是先操作, 遇到问题再处理. 即:事后认错型
try {
登陆游戏();
开始匹配();
游戏确认();
选择英雄();
载入游戏画面();
...
} catch (登陆游戏异常) {
处理登陆游戏异常;
} catch (开始匹配异常) {
处理开始匹配异常;
} catch (游戏确认异常) {
处理游戏确认异常;
} catch (选择英雄异常) {
处理选择英雄异常;
} catch (载入游戏画面异常) {
处理载入游戏画面异常;
}
优势:正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程,代码更清晰,容易理解代码
异常处理的核心思想就是 EAFP。
在Java中,异常处理主要的5个关键字:throw、try、catch、final、throws。
11.2.2 异常的抛出 throw
在编写程序时,如果程序中出现错误,此时就需要将错误的信息告知给调用者,比如:参数检测。
在Java中,可以借助throw关键字,抛出一个指定的异常对象,将错误信息告知给调用者。具体语法如下:
public static void func2(int[] array) {
if (array == null) {
throw new NullPointerException("array == null 了!");
}
}
public static void main(String[] args) {
func2(null);
}
注意:
- throw必须写在方法体内部
- 抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
- 如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类,则可以不用处理,直接交给JVM来处理
- 如果抛出的是编译时异常,用户必须处理,否则无法通过编译
- 异常一旦抛出,其后的代码就不会执行
11.2.3 异常的捕获
总结:一次只抛出一个异常,当抛出异常会立刻停止运行,即下面的代码不会运行。
异常的捕获,也就是异常的具体处理方式,主要有两种:异常声明throws 以及 try-catch捕获处理。
异常声明throws
处在方法声明时参数列表之后,当方法中抛出编译时异常,用户不想处理该异常,此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常,提醒方法的调用者处理异常。
class Person implements Cloneable{
public String name;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
public class Test{
public static void main4(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Person p = new Person();
Person p2 = (Person) p.clone();
}
}
注意:
- throws必须跟在方法的参数列表之后
- 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
- 方法内部如果抛出了多个异常,throws之后必须跟多个异常类型,之间用逗号隔开,如果抛出多个异常类型具有父子关系,直接声明父类即可。
- 调用声明抛出异常的方法时,调用者必须对该异常进行处理,或者继续使用throws抛出
try-catch捕获并处理
throws对异常并没有真正处理,而是将异常报告给抛出异常方法的调用者,由调用者处理。如果真正要对异常进行处理,就需要try-catch。
try{
// 将可能出现异常的代码放在这里
}catch(要捕获的异常类型 e){
// 如果try中的代码抛出异常了,此处catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时,或者是try中抛出异常的基类时,就会被捕获到
// 对异常就可以正常处理,处理完成后,跳出try-catch结构,继续执行后序代码
}catch(异常类型 e){
// 对异常进行处理
}finally{
// 此处代码一定会被执行到
}
// 后序代码
// 当异常被捕获到时,异常就被处理了,这里的后序代码一定会执行
// 如果捕获了,由于捕获时类型不对,那就没有捕获到,这里的代码就不会被执行
try中的代码可能会抛出异常,也可能不会。
注意:
-
try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行
-
如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配,即异常不会被成功捕获,也就不会被处理,继续往外抛,直到JVM收到后中断程序----异常是按照类型来捕获的
public static void main(String[] args) {
try {
int[] array = {1,2,3};
System.out.println(array[3]); // 此处会抛出数组越界异常
}catch (NullPointerException e){ // 捕获时候捕获的是空指针异常--真正的异常无法被捕获到
e.printStackTrace();
}
System.out.println("后序代码");
}
//会报数组越界的异常
- try中可能会抛出多个不同的异常对象,则必须用多个catch来捕获----即多种异常,多次捕获
public static void main(String[] args) {
try {
int[] array = {1,2,3,4};
System.out.println(array[9]);
}catch (NullPointerException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获到了空指针异常");
}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获到了数组越界异常");
}
System.out.println("after");
}
也可以这样写但是不推荐:
public static void main(String[] args) {
try {
int[] array = {1,2,3,4};
System.out.println(array[9]);
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获到了数组越界|捕获到了空指针异常异常");
}
System.out.println("after");
}
- 如果异常之间具有父子关系,一定是子类异常在前catch,父类异常在后catch,否则语法错误:
public static void main(String[] args) {
try {
int[] array = {1,2,3,4};
System.out.println(array[9]);
} catch (NullPointerException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获异常. ");
}catch (RuntimeException e) {
// 如果具有父子类关系的情况下
// 要把父类放到最后面
}
System.out.println("after");
}
- 可以通过一个catch捕获所有的异常,即多个异常,一次捕获(不推荐)
public static void main(String[] args) {
try {
int[] array = {1,2,3,4};
System.out.println(array[9]);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获异常的方式不建议");
}
System.out.println("after");
}
finally
在写程序时,有些特定的代码,不论程序是否发生异常,都需要执行,比如程序中打开的资源:网络连接、数据库连接、IO流等,在程序正常或者异常退出时,必须要对资源进进行回收。另外,因为异常会引发程序的跳转,可能导致有些语句执行不到,finally就是用来解决这个问题的。
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
try {
int[] array = {1,2,3,4};
System.out.println(array[0]);
int a = scanner.nextInt();
System.out.println(a);
} catch (NullPointerException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获异常空指针的异常 ");
}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获数组越界的异常");
}finally {
//关闭我们开打的资源 不管是发生什么异常 都会被执行
System.out.println("finally被执行了");
scanner.close();
}
System.out.println("after");
}
问题:既然 finally 和 try-catch-finally 后的代码都会执行,那为什么还要有finally呢?
比如:实现getData方法,内部输入一个整形数字,然后将该数字返回,并再main方法中打印
public class TestFinally {
public static int getData(){
Scanner sc = null;
try{
sc = new Scanner(System.in);
int data = sc.nextInt();
return data;
}catch (InputMismatchException e){
e.printStackTrace();
}finally {
System.out.println("finally中代码");
}
System.out.println("try-catch-finally之后代码");
if(null != sc){
sc.close();
}
return 0;
}
public static void main(String[] args) {
int data = getData();
System.out.println(data);
}
}
// 正常输入时程序运行结果:
100
finally中代码
100
上述程序,如果正常输入,成功接收输入后程序就返回了,try-catch-finally之后的代码根本就没有执行,即输入流就没有被释放,造成资源泄漏。
注意:finally中的代码一定会执行的,一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作。
面试题:1.throw和throws的区别?
- throws出现在方法函数头, throw出现在函数体。
- throws表示出现异常的一种可能性,并不一定会发生这些异常;throw则是抛出了异常,执行throw则一定抛出了某种异常对象。
- 两者都是消极处理异常的方式,只是抛出或者可能抛出异常,但是不会由函数去处理异常,真正处理异常由函数的上层调用处理。
面试题:2.finally中语句一定会执行吗?
一定会执行,只有在以下情况不会:
- 代码流程未进入try语句块
- 进入了try或catch块后,使用了System.exit(int)退出程序
- 程序所在的线程死亡(在当前线程死亡的情况下,finally里的语句也不会执行,比如干扰中断,或者程序外部kill该线程,或者是意外中止)
- 其它非正常退出(比如物理关闭电源,关闭cpu等)
11.2.4 异常的处理流程
关于“调用栈” :方法之间是存在相互调用关系的, 这种调用关系我们可以用 “调用栈” 来描述. 在 JVM 中有一块内存空间称为"虚拟机栈" 专门存储方法之间的调用关系. 当代码中出现异常的时候, 我们就可以使用 e.printStackTrace(); 的方式查看出现异常代码的调用栈.
如果本方法中没有合适的处理异常的方式, 就会沿着调用栈向上传递
public static int func2() {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
try {
// int a = 10;
// return a;
int[] arr = {1,2,3,4};
System.out.println(arr[8]);
}catch (InputMismatchException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获InputMismatchException异常");
}finally {
System.out.println("finally被执行了");
scanner.close();
//return 9;
}
//System.out.println("after");
// if (scanner != null) {
// scanner.close();
// }
return -1;
}
public static void main14(String[] args) {
try {
System.out.println(func2());
}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获数组越界异常");
}finally {
}
}
如果向上一直传递都没有合适的方法处理异常, 最终就会交给 JVM 处理, 程序就会异常终止(和我们最开始未使用 try-catch 时是一样的).
异常处理流程总结:
- 程序先执行try中代码
- 如果try中代码出现异常,就会结束try中的代码,看和catch中的异常类型是否匹配
- 如果找到匹配的异常类型,就会执行catch中的代码
- 如果没有找到匹配的异常类型,就会将异常向上传递上层调用者
- 无论是否找到匹配的异常类型,finally中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行)
- 如果上层调用者也没有处理的异常就会继续向上传递
- 一直到main方法也没有合适的代码处理异常,就会交给JVM进行处理,此时程序就会异常终止
11.3 自定义类
实现一个用户登录功能
class Login {
public String userName = "admin";
public String passWord = "123456";
public void logIn(String userName,String passWord) {
if (!this.userName.equals(userName)) {
throw new UserNameException("用户名错误");
//System.out.println("用户名错误");
}
if(!this.passWord.equals(passWord)) {
throw new PassWordException("密码错误");
//System.out.println("密码错误");
}
}
}
具体方式:
1.自定义异常类,然后继承Exception或者RunException
2.实现一个带有String类型参数的构造方法,参数含义:出现异常的原因
PassWordException :
public class PassWordException extends RuntimeException{
private static final long serialVersionUID = 5162710183389028792L;
public PassWordException() {
super();
}
public PassWordException(String s) {
super(s);
}
}
UserNameException :
public class UserNameException extends RuntimeException{//自定义的异常 一定是继承了这两个异常的
//Exception 受查异常/编译时异常
//RuntimeException 非受查异常/运行时异常
private static final long serialVersionUID = 5162710183389028792L;
public UserNameException() {
super();
}
public UserNameException(String s) {
super(s);
}
}
public static void main(String[] args) {
try {
Login login = new Login();
login.logIn("admin","123");
}catch (UserNameException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获用户名异常");
}catch (PassWordException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("捕获密码异常");
}
}
注意:
- 自定义异常通常会继承来自Exception或者RuntimeException
- 继承自Exception的异常默认是受查异常,即编译时异常
- 继承自RuntimeException的异常默认是非受查异常,即运行时异常