[Java知识库]【javaSE】java异常详解

1 认识异常

1.1 初识异常

先来看看哪些情况下会产生异常：
除以0

数组越界

空指针异常

所谓异常指的就是程序在运行时出现错误时通知调用者的一种机制.

1.2 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. 我们有两种主要的方式
LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查.
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.

异常的核心思想就是EAFP，也就是先执行，遇到错误再处理。

1.3 异常的好处

💡举个栗子：我们用伪代码演示一下开始一局王者荣耀的过程
LBYL 风格的代码(不使用异常)

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; 
}
......

EAFP 风格的代码(使用异常)

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; }
......

我们可以看到在第一种情况下运行代码和处理异常代码混在了一起，显得代码很杂乱，而第二种方式是在代码全部运行完后在进行异常处理，这样更加方便理解。

2 异常的用法

2.1 捕获异常

基本语法：

try{ 
 有可能出现异常的语句 ; 
}[catch (异常类型 异常对象) {
} ... ]
[finally {
 异常的出口
}]

注意：

• try 代码块中放的是可能出现异常的代码.
• catch 代码块中放的是出现异常后的处理行为.
• finally 代码块中的代码用于处理善后工作, 会在最后执行.
• 其中 catch 和 finally 都可以根据情况选择加或者不加.

🔥我们在做个对比看下捕获异常跟不捕获有什么区别：
不捕获：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3};
        System.out.println("before");
        System.out.println(arr[100]);
        System.out.println("after");
    }
}

这段代码中当遇到异常程序就直接终止了，不会打印后面的after。

捕获异常：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3};
        try {
        System.out.println("before");
        System.out.println(arr[100]);
        System.out.println("after");
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
        // 打印出现异常的调用栈
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("after try catch");
    }
}

这种形式当遇到异常时try后面的语句就不会执行了，然后就会执行catch语句的内容以及后面的内容。由于标准输出流和标准错误流是两条通道进行打印，所以输出的先后顺序会跟机器刷新机制有关系。
此时程序正常退出，异常是由我们自己处理的而不是交给jvm。

💡小知识：

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.

💫我们来看个例子:

这里不会打印after try catch是因为产生的异常和你捕获的异常类型不匹配，所以不会执行catch中以及catch后的与语句，而是直接退出程序。

注意

• 一段代码可能会抛出多种不同的异常, 不同的异常有不同的处理方式. 因此可以搭配多个 catch 代码块.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) {
 ...
}

• 也可以用一个 catch 捕获所有异常(不推荐),因为Exception是所有异常的父类，所以利用Exception可以捕获所有异常，但是这样会导致后面的catch语句失效，如果想实现不同的异常进行不同的业务处理就无法实现，所以不推荐使用。

catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

2.2 异常处理流程

• 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.

2.3 抛出异常

除了 Java 内置的类会抛出一些异常之外, 程序猿也可以手动抛出某个异常. 使用 throw 关键字完成这个操作.

🔑举个栗子：

我们可以根据实际情况来抛出需要的异常. 在构造异常对象同时可以指定一些描述性信息.

2.4 异常说明

我们在处理异常的时候, 通常希望知道这段代码中究竟会出现哪些可能的异常.我们可以使用 throws 关键字, 把可能抛出的异常显式的标注在方法定义的位置. 从而提醒调用者要注意捕获这些异常.

🔑举个栗子：

public static void main(String[] args){
        System.out.println(divide(10,0));
    }
    public static int divide(int x, int y) throws ArithmeticException{
        if (y == 0) {
            throw new ArithmeticException("抛出除 0 异常");
        }
        return x / y;
    }

2.5 关于finally

finally 表示最后的善后工作,例如释放资源,且无论是否存在异常, finally 中的代码一定都会执行到.

🔥举个栗子：

public static void main(String[] args){
        System.out.println(fun());
    }
    public static int fun() {
        try {
            return 10;
        }finally {
            return 20;
        }
    }

finally 执行的时机是在方法返回之前(try 或者 catch 中如果有 return 会在这个 return 之前执行 finally). 但是如果finally 中也存在 return 语句, 那么就会执行 finally 中的 return, 从而不会执行到 try 中原有的 return.同时finally中有return编译器会有警告。

3 java异常体系

Java 内置了丰富的异常体系, 用来表示不同情况下的异常.
下图表示 Java 内置的异常类之间的继承关系:

• 顶层类 Throwable 派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
• 其中 Error 指的是 Java 运行时内部错误和资源耗尽错误(栈溢出或者堆溢出). 应用程序不抛出此类异常. 这种内部错误一旦出现，除了告知用户并使程序终止之外, 再无能无力. 这种情况很少出现.
• Exception 是我们程序猿所使用的异常类的父类.
• 其中 Exception 有一个子类称为 RuntimeException , 这里面又派生出很多我们常见的异常类NullPointerException , IndexOutOfBoundsException 等.

Java语言规范将派生于 Error 类或 RuntimeException 类的所有异常称为 非受查异常, 所有的其他异常称为受查异常.

受查异常处理方式：

受查异常必须要进行显式处理，否则编译器就会报错。有两种处理方式。

1：用try catch语句包裹

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(readFile());
    }
    public static String readFile() {
        File file = new File("d:/test.txt");
        Scanner sc = null;
        try {
            sc = new Scanner(file);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return sc.nextLine();
    }

2：在方法上加上异常说明, 相当于将处理动作交给上级调用者

public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println(readFile());
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static String readFile() throws FileNotFoundException {
        File file = new File("d:/test.txt");
        Scanner sc = new Scanner(file);
        return sc.nextLine();
    }

readFile方法外部通过throws让别人知道这个方法可能会报的异常，当发生异常时将异常交给调用者处理。

4 自定义异常类

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是我们实际场景中可能还有一些情况需要我们对异常类进行扩展, 创建符合我们实际情况的异常.

🔥实战：实现一个用户登录功能

class UserError extends RuntimeException{
    public UserError(String mess){
        super(mess);
    }
}
class CodeError extends RuntimeException{
    public CodeError(String mess){
        super(mess);
    }
}
public class Test {
    public static String code = "123456";
    public static String user = "admin";

    public static void main(String[] args) {
        login("admin","123456");
    }
    public static void login(String user, String code){
        //静态方法中只能用静态变量，因为静态变量属于类，所以可以用类名直接调用
        if(!user.equals(Test.user)){
            throw new UserError("用户名错误");
        }
        if(!code.equals(Test.code)){
            throw new CodeError("密码错误");
        }
        System.out.println("登录成功");
    }
}

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