前言
本篇文章是对Java异常体系相关内容及部分注意事项的的讲解。
一. 认识异常
在每个人的生命历程中，或多或少都会遇到生病或受伤的情况，比如：皮肤擦伤、感冒、发烧、患上某些传染病等等。不管“病情”严重与否，这些都可以算作人体出现的“异常”。
在Java中，一个程序执行过程中发生的不正常行为就称为异常。
在Java的异常体系中，可以分为 Exception（异常） 和 Error（错误）两大类， 它们都继承自 Throwable 这个顶级父类，而 Exception 又可以分为 Checked Exception（受查异常） 和 Unchecked Exception（非受查异常）两大类，每一类异常又划分出各类详细的异常。（如下图）
在上图异常体系中：
- Error 指的是 JVM 无法解决的严重问题，它通常由环境问题或严重的系统错误引起。这种错误通常不建议进行捕获。
- Exception 指的是程序本身可以处理的异常，通常可以使用 try-catch 的方式对异常进行捕获，并在发生时针对具体的异常做出不同的处理。
- 其中Exception 的子类 Checked Exception（受查异常，也称作编译时异常）必须在编译期间进行处理（try-catch 或 将异常作为声明抛出）；Unchecked Exception （非受查异常，也称作运行时异常）通过在程序运行期间才会被发现，因此则无需进行显式处理，在异常真正发生时会交给 JVM 处理。（如下图）
二. 异常的处理
1. 异常处理的两种思维方式
首先，我们必要要清楚一个事实：对于编程初学者或经验不足的编程人员来说，写出有 BUG（异常）的程序是一个正常的现象，我们不能因此害怕异常，而应该在每次异常出现时了解异常出现在代码层面的根本原因，学习与积累解决异常的方法。这样长久以往，我们终能写出一个 BUG 很少的程序。（甚至没有 BUG。当然了，这只是对自己的激励，现实情况中再牛的程序也会出现 BUG）
咳咳，回到正文。
对于不可预期的异常，通常有两种解决的思维方式：（1）“防御式” 编程（2）“事后认错型”编程。
-
“防御式”编程：在一个完整的事件流程中，针对每一步骤的执行结果进行检查，若其中某个步骤的执行结果出现错误则立即终止执行流程，以免后续得到不可预期的错误结果。（如下图）
从上图可以发现：“防御式”编程会严格检查每一步的执行结果，确保错误在第一时间被发现并处理。但上述伪代码的执行流程存在一个明显的问题：正常的执行流程和错误处理流程混合在一起，导致代码的简洁性和可读性比较差。 -
“事后认错型”编程：让可能出现异常的流程先执行，等到异常真正出现再统一对异常进行处理。（推荐！）
从上图不难发现：正常流程和错误处理流程分开，可以让程序员清晰直观地了解执行流程，增强代码的可读性。
2. 处理异常
在Java中，对异常的处理主要涉及到 5 个关键字：throw、throws、try、catch、finally。
- throw：该关键字用于在代码中主动抛出一个指定的异常。这个异常需要是 Throwable 类或其子类的实例。它的作用是在程序出现错误时，将对应的错误信息通知给调用者。
它的使用示例如下：
// 该方法的作用：为数组指定下标设置 val
public boolean setElement(int[] nums, int val, int index) {
if (nums == null) {
throw new NullPointerException();
}
if (index < 0 || index >= nums.length) {
throw new IndexOutOfBoundsException();
}
nums[index] = val;
return true;
}
- throws：该关键字用于方法声明时提示该方法可能会抛出的异常类型。调用方必须对这些可能抛出的异常进行处理，若调用方不想对异常做出处理，依然可以使用 throws 关键字抛出这些异常，将异常处理交给上一层的调用者， throws 最多能将处理权传递到 main()方法，即交给 JVM 处理。
它的使用示例如下：
public static void readFile() throws IOException{
// 对一个文件的内容进行读取
}
public static void databaseOption() throws SQLException {
// 查询或修改数据库数据
}
注意：
throws用于声明可能抛出的受查异常。因为对于非受查异常来说，只有在程序运行期间才会被发现，因此即使一个自定义方法在方法签名中声明了非受查异常，方法的调用方也不需要对该异常进行显式处理。
- try：该关键字用于定义一个代码块，其中包含可能抛出异常的语句。try 关键字用于处理受查异常时不能单独使用，后面通常需要跟着多个 catch 块或一个 finally 块。（catch 和 finally 至少需要一个，也可以同时使用）
- catch：该关键字定义的代码块用于处理捕获到的异常。
- finally：无论 try代码块 中是否抛出异常，finally 关键字定义的代码块最终都会执行，它主要用于释放被打开的资源，防止发生异常时后续关闭资源的语句不能被及时调用，从而造成系统资源泄露的问题。例如： IO读写流、数据库连接等。
它的使用示例如下：
public static void main(String[] args) {
try {
readFile();
databaseOption();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 进行收尾工作及释放已打开的资源
}
}
public static void readFile() throws IOException {
// 对一个文件的内容进行读取
}
public static void databaseOption() throws SQLException {
// 查询或修改数据库数据
}
运行结果如下：
注意：finally中的代码块不一定会执行。这与上面 finally 关键字的说明并不冲突，比如以下三种特殊情况：
（1）在 finally 代码块执行前，Java虚拟机被提前终止运行（如下图）（2）程序所在的线程死亡（3）CPU被关闭
三. 使用 try-resource-with 代替 try-catch-finally
try-resource-with 是 Java7 引入的一种异常处理机制，用于自动关闭资源。它的使用初心与 try-catch-finally 一致，都是为了在程序发生异常时及时关闭已打开的资源，但使用 try-resource-with可以使写出的代码更加简洁清晰，并且能够有效减少因忘记关闭资源导致的系统资源泄露问题。
try-resource-with 的适用范围（资源的定义）：任何实现 java.lang.AutoCloseable 或 java.io.Closeable 的对象。
try-resource-with 的执行顺序：无论是否发生异常，都会在 try 代码块执行结束后自动调用关闭资源的操作。
它的使用示例如下：
public static void main(String[] args) {
// 使用 try 将要打开的资源用括号“包裹”起来
try (FileReader reader = new FileReader("test.txt")) {
// 执行文件读写操作
} catch (FileNotFoundException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
注意：try 关键字后的括号可以包含多个需要使用的资源，它们之间使用 ; 进行分隔。（如下）
public static void main(String[] args) {
try (FileReader reader = new FileReader("test.txt");
FileWriter writer = new FileWriter("text2.txt")) {
// 执行文件读写操作
} catch (FileNotFoundException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
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