第八章 异常
8.1 异常概述
引入异常
在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得 尽善尽美，在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避免的，比如：客户输入数据的格式，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等。
- 异常 ：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，如果不处理最终会导致JVM的非正常停止。
异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.
异常也不是指逻辑代码错误而没有得到想要的结果，例如：求a与b的和，你写成了a-b 除数为0的情况
对于异常，一般有两种解决方法：一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是由程序员在编写程序时，就考虑到错误的检测、错误消息的提示，以及错误的处理。
Java中是如何表示不同的异常情况，又是如何让程序员得知，并处理异常的呢？
Java中把不同的异常用不同的类表示，一旦发生某种异常，就通过创建该异常类型的对象，并且抛出，然后程序员可以catch到这个异常对象，并处理，如果无法catch到这个异常对象，那么这个异常对象将会导致程序终止。
8.2 异常体系
异常的根类是java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。
Throwable体系：
- Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
- Exception:表示异常，其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。
- 例如：空指针访问、试图读取不存在的文件、网络连接中断、数组角标越界
Throwable中的常用方法：
-
public void printStackTrace():打印异常的详细信息。包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
-
public String getMessage():获取发生异常的原因。提示给用户的时候,就提示错误原因。
出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。
8.3 异常分类
我们平常说的异常就是指Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。
异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常?
- 编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如文件找不到异常)
- 运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会被编译器检测到(不报错)。(如数组索引越界异常，类型转换异常)。程序员应该积极避免其出现的异常，而不是使用try…catch处理，因为这类异常很普遍，若都使用try…catch或throws处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。
演示常见的错误和异常
1、VirtualMachineError
最常见的就是：StackOverflowError、OutOfMemoryError
@Test
public void test01(){
//StackOverflowError
digui();
}
public void digui(){
digui();
}
@Test
public void test02(){
//OutOfMemoryError
//方式一：
int[] arr = new int[Integer.MAX_VALUE];
}
@Test
public void test03(){
//OutOfMemoryError
//方式二：
StringBuilder s = new StringBuilder();
while(true){
s.append("atguigu");
}
}
2、运行时异常
@Test
public void test01(){
//NullPointerException
int[][] arr = new int[3][];
System.out.println(arr[0].length);
}
@Test
public void test02(){
//ClassCastException
Person p = new Man();
Woman w = (Woman) p;
}
@Test
public void test03(){
//ArrayIndexOutOfBoundsException
int[] arr = new int[5];
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
}
@Test
public void test04(){
//InputMismatchException
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入一个整数：");
int num = input.nextInt();
}
@Test
public void test05(){
int a = 1;
int b = 0;
//ArithmeticException
System.out.println(a/b);
}
3、编译时异常
@Test
public void test06() throws InterruptedException{
Thread.sleep(1000);//休眠1秒
}
@Test
public void test07() throws FileNotFoundException{
FileInputStream fis = new FileInputStream("Java学习秘籍.txt");
}
@Test
public void test08() throws SQLException{
Connection conn = DriverManager.getConnection("....");
}
8.4 异常的抛出机制
先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。
工具类
public class ArrayTools {
// 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
public static int getElement(int[] arr, int index) {
int element = arr[index];
return element;
}
}
测试类
public class ExceptionDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 34, 12, 67 };
intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
System.out.println("num=" + num);
System.out.println("over");
}
}
上述程序执行过程图解：
8.5 异常的处理
Java异常处理的五个关键字：try、catch、finally、throw、throws
8.5.1 抛出异常throw
Java程序的执行过程中如出现异常，会生成一个异常类对象，该异常对象将被提交给Java运行时系统，这个过程称为抛出(throw)异常。异常对象的生成有两种方式：
- 由虚拟机自动生成：程序运行过程中，虚拟机检测到程序发生了问题，如果在当前代码中没有找到相应的处理程序，就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并抛出——自动抛出
- 由开发人员手动创建：Exception exception = new ClassCastException();——创建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响，和创建一个普通对象一样，但是一旦throw抛出，就会对程序运行产生影响了。
下面我们说明手动抛出异常：
比如，在定义方法时，方法需要接受参数。那么，当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，这时可以使用抛出异常的方式来告诉调用者。
在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。那么，抛出一个异常具体如何操作呢？
-
创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。
-
需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢？怎么将这个异常对象传递到调用者处呢？通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象。
throw用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。
使用格式：
throw new 异常类名(参数);
例如：
throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");
学习完抛出异常的格式后，我们通过下面程序演示下throw的使用。
public class ThrowDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建一个数组
int[] arr = {2,4,52,2};
//根据索引找对应的元素
int index = 4;
int element = getElement(arr, index);
System.out.println(element);
System.out.println("over");
}
/*
* 根据 索引找到数组中对应的元素
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
if(arr == null){
/*
判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。
这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
*/
throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
}
//判断 索引是否越界
if(index<0 || index>arr.length-1){
/*
判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。
这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
*/
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们，角标越界了~~~");
}
int element = arr[index];
return element;
}
}
注意：如果产生了问题，我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出，也就是将问题返回给该方法的调用者。
那么对于调用者来说，该怎么处理呢？一种是进行捕获处理，另一种就是继续讲问题声明出去，使用throws声明处理。
练习1
1、声明Husband类，包含姓名和妻子属性，属性私有化，提供一个Husband(String name)的构造器，重写toString方法，返回丈夫姓名和妻子的姓名
2、声明Wife类，包含姓名和丈夫属性，属性私有化，提供一个Wife(String name)的构造器，重写toString方法，返回妻子的姓名和丈夫的姓名
3、声明TestMarry类，在main中，创建Husband和Wife对象后直接打印妻子和丈夫对象，查看异常情况，看如何解决
练习2
1、声明银行账户类Account
（1）包含账号、余额属性，要求属性私有化，提供无参和有参构造，
（2）包含取款方法，当取款金额为负数时，抛出IllegalArgumentException，异常信息为“取款金额有误，不能为负数”，当取款金额超过余额时，抛出UnsupportedOperationException，异常信息为“取款金额不足，不支持当前取款操作”
（3）包含存款方法，当取款金额为负数时，抛出IllegalArgumentException，异常信息为“存款金额有误，不能为负数”
2、编写测试类，创建账号对象，并调用取款和存款方法，并传入非法参数，测试发生对应的异常。
8.5.2 声明异常throws
声明异常：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理（稍后讲解该方式），那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。
关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).
声明异常格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{ }
声明异常的代码演示：
package com.oy.异常;
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {20,30};
try {
show(arr,3);
}
catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println("下标越界呢");
}
}
// 声明：该方法不处理ArrayIndexOutOfBoundsException异常，需要调用者自己来处理
public static int show(int[] arr,int num) throws ArrayIndexOutOfBoundsException{
return arr[num];
}
}
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
public class TestException {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
readFile("不敲代码学会Java秘籍.txt");
}
// 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
// 表示该方法不处理FileNotFoundException异常，谁调用这个异常谁处理
public static void readFile(String filePath) throws FileNotFoundException{
File file = new File(filePath);
if(!file.exists()){
throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");
}
}
}
throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
public class TestException {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException,IllegalAccessException {
readFile("不敲代码学会Java秘籍.txt");
}
// 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
public static void readFile(String filePath) throws FileNotFoundException,IllegalAccessException{
File file = new File(filePath);
if(!file.exists()){
throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");
}
if(!file.isFile()){
throw new IllegalAccessException(filePath + "不是文件，无法直接读取");
}
//...
}
}
练习
1、声明银行账户类Account
（1）包含账号、余额属性，要求属性私有化，提供无参和有参构造，
（2）包含取款方法，当取款金额为负数时，抛出Exception，异常信息为“越取你余额越多，想得美”，当取款金额超过余额时，抛出Exception，异常信息为“取款金额不足，不支持当前取款操作”
（3）包含存款方法，当取款金额为负数时，抛出Exception，异常信息为“越存余额越少，你愿意吗？”
2、编写测试类，创建账号对象，并调用取款和存款方法，并传入非法参数，测试发生对应的异常。
8.5.3 捕获异常try…catch
如果异常出现的话,会立刻终止程序,所以我们得处理异常:
- 该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。
- 在方法中使用try-catch的语句块来处理异常。
try-catch的方式就是捕获异常。
- 捕获异常：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理。
捕获异常语法如下：
try{
编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型1 e){
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}catch(异常类型2 e){
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}
....
**try：**该代码块中编写可能产生异常的代码。
**catch：**用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。
- 可以有多个catch块，按顺序匹配。
- 如果多个异常类型有包含关系，那么小上大下
演示如下：
public class TestException {
public static void main(String[] args) {
try {
readFile("不敲代码学会Java秘籍.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
// e.printStackTrace();
// System.out.println("好好敲代码，不要老是想获得什么秘籍");
System.out.println(e.getMessage());
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("继续学习吧...");
}
// 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
public static void readFile(String filePath) throws FileNotFoundException, IllegalAccessException{
File file = new File(filePath);
if(!file.exists()){
throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");
}
if(!file.isFile()){
throw new IllegalAccessException(filePath + "不是文件，无法直接读取");
}
//...
}
}
如何获取异常信息：
Throwable类中定义了一些查看方法:
-
public String getMessage():获取异常的描述信息,原因(提示给用户的时候,就提示错误原因。 -
public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。
? 包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
注意：
try{}在定义的变量，只在try作用域中有效。- 存在多个catch时，只会执行第一个匹配的catch内的代码。后面的catch异常，无论是否匹配都不会执行。
- 我们可以捕获
Exception异常，该异常可以匹配到所有的异常。try{ } catch(Exception e){ } - 当使用多个catch语法时，捕获Exception的catch必须放在最后。否则该catch后面的catch都将没有意义。即子类异常在前面，父类异常在后面
try{ } catch(Exception e){ } //下面的两个catch，永远都不会被匹配到 catch (FileNotFoundException e) { } catch (IllegalAccessException e) { }
8.5.4 finally块
finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。
什么时候的代码必须最终执行？
当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。
finally的语法:
try{
}catch(...){
}finally{
无论try中是否发生异常，也无论catch是否捕获异常，也不管try和catch中是否有return语句，都一定会执行
}
或
try{
}finally{
无论try中是否发生异常，也不管try中是否有return语句，都一定会执行
}
注意:finally不能单独使用。
比如在我们之后学习的IO流中，当打开了一个关联文件的资源，最后程序不管结果如何，都需要把这个资源关闭掉。
finally代码参考如下：
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
public class TestException {
public static void main(String[] args) {
readFile("不敲代码学会Java秘籍.txt");
System.out.println("继续学习吧...");
}
// 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
public static void readFile(String filePath) {
File file = new File(filePath);
FileInputStream fis = null;
try {
if(!file.exists()){
throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");
}
if(!file.isFile()){
throw new IllegalAccessException(filePath + "不是文件，无法直接读取");
}
fis = new FileInputStream(file);
//...
} catch (Exception e) {
//抓取到的是编译期异常 抛出去的是运行期
throw new RuntimeException(e);
}finally{
System.out.println("无论如何，这里的代码一定会被执行");
try {
if(fis!=null){
fis.close();
}
} catch (IOException e) {
//抓取到的是编译期异常 抛出去的是运行期
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法，例如System.exit(0),此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。
8.5.5 finally与return
形式一：从try回来
即当try代码块中存在return语句，且没有发生异常时。程序会先执行finally中的代码块，再执行try中的return语句
public class TestReturn {
public static void main(String[] args) {
int result = test("12");
System.out.println(result);
}
public static int test(String str){
try{
Integer.parseInt(str);
return 1;
}catch(NumberFormatException e){
return -1;
}finally{
System.out.println("test结束");
}
}
}
效果如下：
test结束
1
形式二：从catch回来
即当catch语句中存在return语句，且程序发生了对于异常。程序会先执行finally代码块，再执行catch中的return语句
public class TestReturn {
public static void main(String[] args) {
int result = test("a");
System.out.println(result);
}
public static int test(String str){
try{
Integer.parseInt(str);
return 1;
}catch(NumberFormatException e){
return -1;
}finally{
System.out.println("test结束");
}
}
}
效果如下：
test结束
-1
形式三：从finally回来
如果finally中存在return语句，那么前面无论哪个位置存在return，都只会返回finally中的return
public class TestReturn {
public static void main(String[] args) {
int result = test("a");
System.out.println(result);
}
public static int test(String str){
try{
Integer.parseInt(str);
return 1;
}catch(NumberFormatException e){
return -1;
}finally{
System.out.println("test结束");
return 0;
}
}
}
效果如下：
test结束
0
8.6 异常注意事项
-
多个异常使用捕获又该如何处理呢？
- 多个异常分别处理。
- 多个异常一次捕获，多次处理。(推荐)
- 多个异常一次捕获一次处理。
一般我们是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：
try{ 编写可能会出现异常的代码 }catch(异常类型A e){ 当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获. 处理异常的代码 //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常 }catch(异常类型B e){ 当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获. 处理异常的代码 //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常 }注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。
-
运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
-
如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
-
如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
-
父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类方法中产生了编译时异常，只能捕获处理，不能声明抛出
8.7 自定义异常
为什么需要自定义异常类:
我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是Java开发人员没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题，考试成绩负数问题等等。那么能不能自己定义异常呢？可以
异常类如何定义:
- 自定义一个编译期异常: 自定义类 并继承于
java.lang.Exception。 - 自定义一个运行时期的异常类:自定义类 并继承于
java.lang.RuntimeException。
演示自定义异常：
要求：我们模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。
首先定义一个登陆异常类RegisterException：
// 业务逻辑异常
public class RegisterException extends Exception {
/**
* 空参构造
*/
public RegisterException() {
}
/**
*
* @param message 表示异常提示
*/
public RegisterException(String message) {
super(message);
}
}
模拟登陆操作，使用数组模拟数据库中存储的数据，并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。
public class Demo {
// 模拟数据库中已存在账号
private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
public static void main(String[] args) {
//调用方法
try{
// 可能出现异常的代码
checkUsername("nill");
System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
}catch(RegisterException e){
//处理异常
e.printStackTrace();
}
}
//判断当前注册账号是否存在
//因为是编译期异常，又想调用者去处理 所以声明该异常
public static boolean checkUsername(String uname) throws RegisterException{
for (int i=0; i<names.length; i++) {
if(names[i].equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
throw new RegisterException("亲"+name+"已经被注册了！");
}
}
return true;
}
}
结论：
- 从Exception类或者它的子类派生一个子类即可
- 习惯上，自定义异常类应该包含2个构造器：一个是无参构造，另一个是带有详细信息的构造器
- 自定义的异常只能通过throw抛出。
- 自定义异常最重要的是异常类的名字，当异常出现时，可以根据名字判断异常类型。