由浅到深认识Java语言（27）：异常

该文章Github地址：https://github.com/AntonyCheng/java-notes

在此介绍一下作者开源的SpringBoot项目初始化模板（Github仓库地址：https://github.com/AntonyCheng/spring-boot-init-template & CSDN文章地址：https://blog.csdn.net/AntonyCheng/article/details/136555245），该模板集成了最常见的开发组件，同时基于修改配置文件实现组件的装载，除了这些，模板中还有非常丰富的整合示例，同时单体架构也非常适合SpringBoot框架入门，如果觉得有意义或者有帮助，欢迎Star & Issues & PR！

上一章：由浅到深认识Java语言（26）：阶段性练习

39.异常

异常的概念

定义： Java 程序在运行过程中出现的特殊情况，当出现特殊情况时，就需要为不同的情况提供不同的解决方案，以保证程序能够正常运行，即预防异常的状况；

特殊情况指的是用户输入的问题，网络连接的问题，文件未找到的问题等；

这种特殊情况可以在运行时报错时在 Console 控制台内看到；

预防异常示例如下：

package top.sharehome.Bag;

import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		System.out.println("请输入一个数字：");
		try {
			int num = sc.nextInt();
			int i = 10;
			int result = i/num;
			System.out.println(result);
		}catch (InputMismatchException e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println("输入的内容不相符");
		}catch (ArithmeticException e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println("不能是零！");
		}
		System.out.println("!!!!!!!");
	}
}

打印效果如下：

外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

异常的分类

广义分类： 父类：Throwable

  • Error 错误，这是我们不需要解决的，因为没有办法解决；
  • Exception 异常，这是我们应该（必须）解决的；

异常分类：

  • 编译时异常：在编译时出现的异常，即编译无法通过，编译时必须处理异常才能开始运行，所以编译时异常能够绝对杜绝异常情况的出现；

  • 运行时异常：编译可以通过，即在编译时可以不用处理，在运行时出现了异常，需要事后解决，所以运行时异常并不能够得到绝对的避免，所以我们需要掌握一些常用的运行时异常；

    运行时异常属于 RuntimeException 子类；除了运行时异常以外的所有异常都是编译时异常；

常用的运行时异常

  • 空指针异常（java.lang.NullPointerException）：

    示例如下：

    package top.sharehome.Bag;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		String str = null;
		char[] cs = str.toCharArray();
	}
}

    打印效果如下：

    外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

  • 数组下标越界异常（java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException）：

    示例如下：

    package top.sharehome.Bag;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		char[] c = new char[5];
		System.out.println(c[5]);
	}
}

    打印效果如下：

    外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

  • 输入不匹配异常（java.util.InputMismatchException）：

    示例如下：

    package top.sharehome.Bag;

import java.util.Scanner;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		System.out.println("我们应该输入一个数字，但我却要输入一个字母：");
		int nextInt = sc.nextInt();
	}
}

    打印效果如下：

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  • 算数异常（java.lang.ArithmeticException）：

    示例如下：

    package top.sharehome.Bag;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		int num = 1/0;
	}
}

    打印效果如下：

    外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

  • 类型转换异常（java.lang.ClassCastException）：

    示例如下：

    package top.sharehome.Bag;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		A a = new B();  //向上转型
		C c = (C)a;		//向下转型的
	}
}

class A{
	
}

class B extends A{
	
}
class C extends A{
	
}

    打印效果如下：

    外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

查询其他运行时异常的方法

  1. 在 Eclipse 中使用 Ctrl+Shift+T 调出 Open Type 窗口；

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  2. 在搜索框中输入 Exception ，找到该类；

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  3. 进入类之后，然后使用 Ctrl+T，调出其子类；

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  4. 再在搜索框中搜索 RuntimeException 后进入，若要查询编译时异常，则查询除 RuntimeException 以外的异常即可；

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  5. 进入该子类之后，再次使用 Ctrl+T 即可看到该类中所包含的运行时异常；

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异常生成机制

抛抓模式

当异常对象被创建并抛出时，程序就会遇到这个异常，遇到异常之后，如果没有任何的处理方法，那么 main 方法碰到异常程序终止，如果遇到异常后有处理方案（try-catch），那么就会去匹配 catch 分支，查看 catch 里的异常类型是否与抛出的异常类型相同，如果相同，就运行该 catch 分支中的语句，就表示该异常被处理，如果所有的 catch 分支都没有与该异常类型匹配，那么该异常还是会来到 main 方法中，然后程序终止；

当异常被处理时，catch 里的异常对象能够获取一些该异常的信息， catch 中的异常对象的常用方法：

  • e.getMessage();
  • e.printStackTrace();

异常的处理方案

示例如下：

以 io 流（后续学习）访问系统内存为例，D: 盘中没有 abc.java 这个文件，我们来访问它；

package top.sharehome.Bag;

import java.io.FileInputStream;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		FileInputStream fis = new FileInputStream("d:/abc.java");
	}
}

报错效果如下：

外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

这里给了我们两个选择，一种是将异常向上抛，一种是 try-catch-finally 处理方式

热处理异常

即使用 try-catch-finally 结构；

  • try-catch-catch-…… 语法：

    我们将可能出现异常的代码语句放入 try 语句中，如果没有出现异常，就按照原计划执行；

    若出现异常就会选择进入后续的 catch 语句，若出现相匹配的异常类型，则执行对应 catch 内容，同时舍弃该 catch 之后的 catch 代码；若没有出现相匹配的异常，该程序就会被系统自动处理，在控制台进行报错；

    示例如下：以输入不匹配异常为例；

    package top.sharehome.Bag;

import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		System.out.println("输入数字正常执行，非数字异常执行：");
		try {
			int num = sc.nextInt();
			System.out.printf("num = %d",num);
		} catch (InputMismatchException e) {
            //这里已经找到所匹配的异常，即使下面的 Exception 也满足条件，也不会执行了
			// TODO: handle exception
			System.out.println("输入错误！！");
		}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println("指针内存溢出！");
		}catch (NullPointerException e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println("空指针异常!");
		}catch (ArithmeticException e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println("计算异常！");
		}catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println("出现异常！");
		}
	}
}

    打印效果如下：

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  • try-finally 语法：

    finally 后的代码指的是无论出现异常，都必须要执行的代码，在该语法结构中，finally 的优先级甚至大于 return；

    一串正常代码中，一旦遇到 return ，就会终止程序，返回该返回的值，但是在该结构中即使返回了应该返回的值，依然还会执行 finally 中的代码；

    示例如下：

    package top.sharehome.Bag;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		int num = method();
		System.out.println("num+num=" + num);
	}

	public static int method() {
		try {
			int num = 10 / 5;
			return num + num;
		} finally {
			// TODO: handle finally clause
			System.out.println("我必须得执行！");
		}
	}
}

    打印效果如下：

    外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

  • try-catch-catch-……-finally 语法：

    该结构是以上两种情况的结合；

    示例如下：

    package top.sharehome.Bag;

import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		System.out.println("输入数字正常执行，非数字异常执行：");
		try {
			int num = sc.nextInt();
			System.out.printf("num = %d",num);
		} catch (InputMismatchException e) {
            //这里已经找到所匹配的异常，即使下面的 Exception 也满足条件，也不会执行了
			// TODO: handle exception
			System.out.println("输入错误！！");
		}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println("指针内存溢出！");
		}catch (NullPointerException e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println("空指针异常!");
		}catch (ArithmeticException e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println("计算异常！");
		}catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println("出现异常！");
		}finally {
			System.out.println("运行时异常排除完毕！");
		}
	}
}

    打印效果如下：

    外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

冷处理编译时异常

即向上抛

先用未能找到文件异常（编译时异常）来引出问题，以 io 流（后续学习）访问系统内存为例，D: 盘中没有 abc.java 这个文件，我们来访问它；

示例如下：

package top.sharehome.Bag;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
		m1();
	}
	static void m1() throws FileNotFoundException {
		m2();
	}
	static void m2() throws FileNotFoundException {
		m3();
	}
	static void m3() throws FileNotFoundException {
		m4();
	}
	static void m4() throws FileNotFoundException {
		FileInputStream fis = new FileInputStream("d:/abc.java");
	}
}

此时编译时异常就不会出现报错，运行程序若没有出现异常就不会报错，若出现异常就终止程序；

由于该异常申请是从各个方法抛出，直到抛给 main 方法才得以解决，所以称之为向上抛；

我们也可以在中途使用热处理将其解决：

package top.sharehome.Bag;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		m1();
	}

	static void m1() {
		try {
			m2();
		} catch (FileNotFoundException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
	}

	static void m2() throws FileNotFoundException {
		m3();
	}

	static void m3() throws FileNotFoundException {
		m4();
	}

	static void m4() throws FileNotFoundException {
		FileInputStream fis = new FileInputStream("d:/abc.java");
	}
}

此时就结束向上抛异常这样的操作；

自定义异常

**示例如下：**设计一个遇到负数就报错的异常；

NegativeNumberException 类：

package top.sharehome.Bag;

public class NegativeNumberException extends Exception{
	//因为继承的是Exception，所以这里是一个编译时异常
	//如果继承RuntimeException，这里就是一个运行时异常
	//以下代码均是继承后的方法重写代码
	public NegativeNumberException() {
		super();
		// TODO Auto-generated constructor stub
	}

	public NegativeNumberException(String message, Throwable cause, boolean enableSuppression,
			boolean writableStackTrace) {
		super(message, cause, enableSuppression, writableStackTrace);
		// TODO Auto-generated constructor stub
	}

	public NegativeNumberException(String message, Throwable cause) {
		super(message, cause);
		// TODO Auto-generated constructor stub
	}

	public NegativeNumberException(String message) {
		super(message);
		// TODO Auto-generated constructor stub
	}

	public NegativeNumberException(Throwable cause) {
		super(cause);
		// TODO Auto-generated constructor stub
	}	
}

Demo 类：

package top.sharehome.Bag;

import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		try {
			int num = sc.nextInt();
            //这里需要判断一下抛出自定义异常的条件和内容
			if (num < 0) {
				throw new NegativeNumberException("该数不能是负数！");
			}
		} catch (InputMismatchException e) {
			System.out.println("输入不匹配；");
		} catch (NegativeNumberException e) {
            // 以下是自定义异常的效果；
			// TODO: handle exception
			String message = e.getMessage();
			System.out.println(message);
		}
	}
}

打印效果如下：

外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

下一章：由浅到深认识Java语言（28）：集合

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