Java异常详解及自定义异常

认识异常，掌握异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、final、throws并掌握自定义异常

目录

1、异常概念与体系结构

1、1异常的概念

1、2异常体系结构

 1、3异常的分类

编译时异常：

运行时异常 ：

2、异常处理

 2、1防御式编程

2、2异常的抛出

2.3 异常的捕获

2.3.1 异常声明throws

2.3.2 try-catch捕获并处理

2.3.3 finally 

 3、自定义异常类

1、异常概念与体系结构

1、1异常的概念

在Java中，将程序执行过程中发生的不正常的行为称为异常。

比如写代码经常遇到的：

  • 算数异常

System.out.println(10 / 0);

// 执行结果 Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

  • 数组越界异常

int[] arr = {1, 2, 3};

System.out.println(arr[100]);

// 执行结果 Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100

  • 空指针异常

int[] arr = null;

System.out.println(arr.length);

// 执行结果 Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

从上述过程中可以看到，java中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述。

1、2异常体系结构

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：

从上图中可以看到：

  1. Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
  2.  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。
  3. 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。 

 1、3异常的分类

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）

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person person=new Person("zhangsan",18);
        Person person2=(Person) person.clone();
        System.out.println(person2);
    }
}

//java: 未报告的异常错误java.lang.CloneNotSupportedException; 必须对其进行捕获或声明以便抛出

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 

2、异常处理

 2、1防御式编程

1、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。

2、 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 

下面学习EAFP处理异常。

在Java中，异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、final、throws。

2、2异常的抛出

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。

 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。

if (null == array) {
    throw new NullPointerException("空指针异常");
}
if (index < 0 || index > array.length) {
    throw new ArrayIndexBoundsException("数组越界异常");
}

【注意事项】

  1.  throw必须写在方法体内部
  2. 抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
  3.  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
  4.  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
  5. 异常一旦抛出，其后的代码就不会执行 

2.3 异常的捕获

 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。

2.3.1 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

public int getElement(int[] array, int index) throws NullPointerException, ArrayIndexBoundsException {
    if (null == array) {
        throw new NullPointerException("空指针异常");
    }
    if (index < 0 || index > array.length) {
        throw new ArrayIndexBoundsException("数组越界异常");
    }
    return array[index];
}

【注意事项】

  1. throws必须跟在方法的参数列表之后
  2. 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
  3. 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。 
  4. 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，如： 
    public static void main(String[] args) throws NullPointerException, ArrayIndexBoundsException {
    int[]array={1,2,3,4,5};
    ArrayException arrayException=new ArrayException();
   arrayException.getElement(array,6);
}

2.3.2 try-catch捕获并处理

 throws对异常并没有真正处理，要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。

语法格式：

 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
        注意：
        1. []中表示可选项，可以添加，也可以不用添加
        2. try中的代码可能会抛出异常，也可能不会

【注意事项】

  •  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 
  • 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
  • 如果多个异常的处理方式是完全相同, 也可以写成这样：

 catch ( ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e ) {

 ...

  } 

  • 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： 
  •  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) 

2.3.3 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) {
    try{
        int[] arr = {1,2,3};
        arr[100] = 10;
        arr[0] = 10;
    }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
        System.out.println(e);
    }finally {
        System.out.println("finally中的代码一定会执行");
    }
    System.out.println("如果没有抛出异常，或者异常被处理了，try-catch后的代码也会执行");
}

 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。所以，一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作，因为finally中的代码一定会执行的，

【异常处理流程总结】

  • 程序先执行 try 中的代码
  • 如果 try 中的代码出现异常, 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到上层调用者.
  • 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了异常, 就继续向上传递.
  • 一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常, 就会交给 JVM 来进行处理, 此时程序就会异常终止.

 3、自定义异常类

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我 们实际情况的异常结构.

例如, 我们实现一个用户登陆功能.

  • 定义异常类

步骤：

1、 自定义异常类，然后继承自Exception 或者 RunTimeException

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

public class PassWordException extends Exception{
    public PassWordException() {
        super();
    }

    public PassWordException(String message) {
        super(message);
    }
}
public class UseNameException extends Exception{
    public UseNameException() {
        super();
    }
    public UseNameException(String message) {
        super(message);
    }
}
  • 2、定义登录类

步骤：

1、提供成员变量与构造方法

2、提供抛出异常的方法

class Login{
    private String useName;
    private String passWord;

    public Login(String useName, String passWord) {
        this.useName = useName;
        this.passWord = passWord;
    }

    public String getUseName() {
        return useName;
    }

    public void setUseName(String useName) {
        this.useName = useName;
    }

    public String getPassWord() {
        return passWord;
    }

    public void setPassWord(String passWord) {
        this.passWord = passWord;
    }

    public void logInfo(String useName,String passWord) throws UseNameException,PassWordException {
        if(!this.useName.equals(useName)){
            throw new UseNameException("用户名错误");
        }
        if(!this.passWord.equals(passWord)){
            throw new PassWordException("密码错误");
        }
        System.out.println("登陆成功");
    }
}
  • 3、定义测试类，捕获异常 
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Login login= new Login("27589","26163");

        try{
            login.logInfo("27589","2616");
        } catch (PassWordException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UseNameException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

  //com.exception.PassWordException: 密码错误
  // at com.exception.Login.logInfo(Test.java:32) 

  //at com.exception.Test.main(Test.java:43)

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