JAVA基础知识（六）——异常处理

异常

    • 一、异常概述与异常体系结构
    • 二、常见异常
    • 三、异常处理机制一：try-catch-finally
    • 四、异常处理机制二：throws
    • 五、手动抛出异常：throw
    • 六、用户自定义异常类
    • 七、开发中如何选择使用try-catch-finally还是使用throws
    • 八、如何看待代码中的编译时异常和运行时异常?
    • 九、throw和throws区别

一、异常概述与异常体系结构

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。

  • 异常：在Java语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为“异常”。（开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常）

  • Java程序在执行过程中所发生的的异常事件可分为两类：

    • Error:Java虚拟机无法解决的严重问题。如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。比如：StackOverflowError和OOM(OutOfMemoryError)。一般不编写针对性的代码进行处理。
    • Exception:其他因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，可以使用针对性的代码进行处理。例如：
      • 空指针访问
      • 视图读取不存在的文件
      • 网络连接中断
      • 数组角标越界
    • 举例：
        //1.栈溢出 Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowErrormain(args);//2.堆溢出 Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap spaceInteger[] arr= new Integer[1024*1024*1024];

    • 对于这些错误，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。

    • 捕获错误最理想的是在编译期间，但有的错误只有运行时才会发生。比如：除数为0，数组下标越界等。

      • 分类：编译时异常和运行时异常

  • 结构图（面试题：常见的异常有哪些？）
    在这里插入图片描述

二、常见异常

FileNotFoundException、IOExcpetion、ClassNotFoundException、ClassCastException、NullPointerException。

三、异常处理机制一：try-catch-finally

  • 在编写程序时，经常要在可能出现错误的地方加上检测的代码，如进行x/y运算时，要检测分母为0，数据为空，输入的不是数据而是字符等。过多的if-else分支会导致程序的代码加长、臃肿，可读性差。因此采用异常处理机制。
  • Java异常处理
    Java采用的异常处理机制，是将异常处理的程序代码集中在一起，与正常的程序代码分开，使得程序简洁、优雅，并易于维护。
  • try-catch-finally
    （1）finally是可选的
    （2）使用try将可能出现异常代码包装起来，在执行过程中，一旦出现异常，就会生成一个对应异常类的对象，根据此对象的类型去catch中进行匹配
    （3）一旦try中的异常匹配到某一个catch时，就进入catch中进行异常的处理，一旦处理完成，
    就跳出当前的try-catch结构（没有写finally的情况），继续执行其后的代码
    （4）catch中的异常类型如果没有子父类关系，则谁声明在上，谁声明在下无所谓。
    catch中的异常类型满足子父类的关系，则要求子类一定声明在父类上面。否则报错。
    (5) 常用的异常对象处理的方式: one：String getMessage(); two：printStackTrace()
    (6) 在try结构中声明的变量，再出了try结构以后，就不能再被调用
    (7) try-catch-finally结构可以嵌套。
  • 示例：
import org.junit.Test;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;/*** 一、异常的处理: 抓抛模型* 过程一: “抛”, 程序在正常执行过程中，一旦出现异常，就会在异常代码处生成一个对应异常类的对象。并将此对象抛出。*              一旦抛出对象以后，其后的代码就不再执行。**         关于异常对象的产生（1）系统自动生成的异常对象*                          （2）手动的生成一个异常对象，并抛出 throw** 过程二: “抓”, 可以理解为异常的处理方式 （1）try-catch-finally （2）throws**二、try-catch-finally*    try{*        // 可能出现异常的代码*    }catch(异常类型1 变量名1){*       // 处理异常的方式1*    }catch(异常类型2 变量名2){*       // 处理异常的方式2*    }*    ...*    finally{*       // 一定会执行的代码*    }**    说明：*       （1）finally是可选的*       （2）使用try将可能出现异常代码包装起来，在执行过程中，一旦出现异常，就会生成一个对应异常类的对象，根据此对象的类型*            去catch中进行匹配*       （3）一旦try中的异常匹配到某一个catch时，就进入catch中进行异常的处理，一旦处理完成，*            就跳出当前的try-catch结构（没有写finally的情况），继续执行其后的代码*       （4）catch中的异常类型如果没有子父类关系，则谁声明在上，谁声明在下无所谓。*            catch中的异常类型满足子父类的关系，则要求子类一定声明在父类上面。否则报错。*        (5) 常用的异常对象处理的方式: one：String getMessage();  two：printStackTrace()*        (6) 在try结构中声明的变量，再出了try结构以后，就不能再被调用*        (7) try-catch-finally结构可以嵌套。**     体会1：使用try-catch-finally处理编译时异常，使得程序在编译时就不再报错，但是运行时仍可能报错。*           相当于我们使用try-catch-finally将一个编译时可能出现的异常，延迟到运行时出现。*     体会2：开发中，由于运行时异常比较常见，所以我们通常就不针对运行时异常进行编写try-catch-finally了*           针对于编译时异常，我们说一定要考虑异常的处理。*/
public class TryCatchTest {@Testpublic void demo1(){String str = "hello";try {Integer.parseInt(str);System.out.println("转换结束...");}catch (NumberFormatException e){
//            System.err.println("出现数值转换异常: NumberFormatException");//String getMessage();String message = e.getMessage();System.out.println(message); //For input string: "hello"e.printStackTrace();/*java.lang.NumberFormatException: For input string: "hello"at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:580)at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:615)at com.notes._1Java基础编程._7异常处理._3异常的处理方式._3异常的处理方式.demo1(_3异常的处理方式.java:42)at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)at org.junit.runners.model.FrameworkMethod$1.runReflectiveCall(FrameworkMethod.java:50)at org.junit.internal.runners.model.ReflectiveCallable.run(ReflectiveCallable.java:12)at org.junit.runners.model.FrameworkMethod.invokeExplosively(FrameworkMethod.java:47)at org.junit.internal.runners.statements.InvokeMethod.evaluate(InvokeMethod.java:17)at org.junit.runners.ParentRunner.runLeaf(ParentRunner.java:325)at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:78)at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:57)at org.junit.runners.ParentRunner$3.run(ParentRunner.java:290)at org.junit.runners.ParentRunner$1.schedule(ParentRunner.java:71)at org.junit.runners.ParentRunner.runChildren(ParentRunner.java:288)at org.junit.runners.ParentRunner.access$000(ParentRunner.java:58)at org.junit.runners.ParentRunner$2.evaluate(ParentRunner.java:268)at org.junit.runners.ParentRunner.run(ParentRunner.java:363)at org.junit.runner.JUnitCore.run(JUnitCore.java:137)at com.intellij.junit4.JUnit4IdeaTestRunner.startRunnerWithArgs(JUnit4IdeaTestRunner.java:68)at com.intellij.rt.junit.IdeaTestRunner$Repeater.startRunnerWithArgs(IdeaTestRunner.java:33)at com.intellij.rt.junit.JUnitStarter.prepareStreamsAndStart(JUnitStarter.java:230)at com.intellij.rt.junit.JUnitStarter.main(JUnitStarter.java:58)*/}//        System.out.println("执行结束...");}@Testpublic void demo2(){try {FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\附件\\file\\txt\\hello.txt");int index = ' ';while ((index = fis.read()) != -1){System.out.print((char)index);}fis.close();}catch (FileNotFoundException e){e.printStackTrace();}catch (IOException e){e.printStackTrace();}}
}
import org.junit.Test;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;/*** try-catch-finally的使用* 1、finally是可选的* 2、finally中声明的是一定会执行的代码。即使catch中又出现异常了、try中有return语句、catch中有return语句等情况。* 3、像数据库连接、输入输出流、网络编程socket连接等资源，JVM是不能自动回收的，我们需要手动的进行资源的释放。此时资源的释放，就需要声明在finally中。**/
public class FinallyTest {@Testpublic void demo1(){try {int a = 10 / 0;System.out.println(a);}catch (ArithmeticException e){e.printStackTrace();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}finally {System.out.println("执行结束");}}//finally中声明的是一定会执行的代码。即使catch中又出现异常了、try中有return语句、catch中有return语句等情况。@Testpublic void demo2(){int a = method();System.out.println(a);}public int method(){try {int a = 10 / 0;System.out.println(a);return 1;}catch (ArithmeticException e){e.printStackTrace();return 2;}catch (Exception e){e.printStackTrace();return 3;}finally {System.out.println("执行结束");
//            return 4;}}//像数据库连接、输入输出流、网络编程socket连接等资源，JVM是不能自动回收的，我们需要手动的进行资源的释放。此时资源的释放，就需要声明在finally中。@Testpublic void demo3(){FileInputStream fis = null;try {fis = new FileInputStream("hello.txt");int index = ' ';while ((index = fis.read()) != -1){System.out.print((char)index);}}catch (FileNotFoundException e){e.printStackTrace();}catch (IOException e){e.printStackTrace();}finally {try {if (fis != null){ //可能会报空指针异常fis.close();}}catch (IOException e){e.printStackTrace();}}}
}
  • finally
    • finally是可选的
    • finally中声明的是一定会被执行的代码。即使catch中又出现了异常了，try中有return语句，catch有return语句等情况。
    • 像数据库连接、输入输出流、网络编程Socker等资源，JVM是不能自动的回收的，我们需要自己手动的进行资源的释放。此时的资源释放，就需要声明在finally中。
    • 示例代码：(重点是return返回值问题)
    public static void main(String[] args) {int returnValue = finallyReturnTest();System.out.println("returnValue = " + returnValue);}public static int finallyReturnTest() {int m = 0 ;try{m = 8/0;return m; }catch(ArithmeticException e) {return 1; //返回return 1} finally {System.out.println("测试finllay");//return 3;//如果打开注释返回 return 3}//return m;}

四、异常处理机制二：throws

import org.junit.Test;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;/*** 异常的处理方式二: throws + 异常类型** 1、"throws + 异常类型" 声明在方法的声明处。指明此方法执行时，可能会抛出的异常类型。*    一旦当方法体执行时，出现异常，仍会在异常代码处生成一个异常类的对象，此对象满足throws后异常类型时，就会被抛出。*    异常代码后续的代码，就不再执行。** 2、体会：try-catch-finally 真正的将异常给处理掉了*         throws的方式只是将异常抛给了方法的调用者，并没有真正将异常处理掉。** 3、开发中如何选择使用try-catch-finally 还是使用throws*    （1）如果父类被重写的方法没有用throws方式处理异常，则子类重写的方法也不能使用throws，意味着如果子类重写的方法中有异常，必须使用try-catch-finally方式处理。*    （2）执行的方法a中，先后又调用了另外的几个方法，这几个方法是递进关系执行的，我们建议这几个方法使用throws的方式进行处理，而执行的方法a可以考虑使用try-catch-finally方式进行处理。*/
public class ThrowsTest {public void demo1() throws FileNotFoundException, IOException{FileInputStream fis = new FileInputStream("hello.txt");int index = ' ';while ((index = fis.read()) != -1){System.out.print((char)index);}fis.close();}public void demo2() throws IOException{demo1();}@Testpublic void demo3(){try {demo2();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
  • 重写方法声明抛出异常的原则
    • 子类重写方法抛出异常的类型，不大于父类被重写方法抛出异常的类型
    • 如果子类重写方法抛出异常的类型，大于父类被重写方法抛出异常的类型，进行try-catch后，可能捕捉不到子类抛出的异常，程序会报错终止

public class JavaDemoException {public static void main(String[] args) {Car car = new Bar();try {car.startCar();//编译时 按照父类抛出的异常的进行编译，所有子类重写的方法抛出的异常不能大于父类抛出的异常} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}
}class Car {//启动车辆public void startCar() throws FileNotFoundException {}
}class Bar extends Car {public void startCar() throws IOException { //报错}
}

五、手动抛出异常：throw

public class _5手动抛出异常对象 {public static void main(String[] args) {Student student = new Student();try {student.register(-1001);System.out.println(student);} catch (Exception e) {System.err.println(e.getMessage());}}
}class Student{private int id;public void register(int id) throws Exception {if (id > 0){this.id = id;}else {
//            System.out.println("输入的数据非法: " + id);//手动抛出异常对象
//            throw new RuntimeException("输入的数据非法 id: " + id); //运行时异常throw new Exception("输入的数据非法 id: " + id);}}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"id=" + id +'}';}
}

  • Java异常类对象除在程序执行过程中出现异常时由系统自动生成并抛出，也可根据需要使用人工创建并抛出。

    • 首先要生成异常类对象，然后通过throw语句实现抛出操作(提交给Java运行环境)。
    IOException e = new IOException();
throw e;
    • 可以抛出的异常必须是Throwable或其子类的实例。下面的语句在编译时将会产生语法错误：
    throw new String("want to throw");

六、用户自定义异常类

  • 自定义异常类的注意点
    • 一般地，用户自定义异常类都是RuntimeException的子类。
    • 自定义异常类通常需要编写几个重载的构造器。
    • 自定义异常需要提供serialVersionUID
    • 自定义的异常通过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。
    • 用户自定义异常类MyException，用于描述数据取值范围错误信息。用户自己的异常类必须继承现有的异常类。
class MyException extends Exception {static final long serialVersionUID = 13465653435L;private int idnumber;public MyException(String message, int id) {super(message);this.idnumber = id;}public int getId() {return idnumber;}
}
public class MyExpTest {public void regist(int num) throws MyException {if (num < 0)throw new MyException("人数为负值，不合理", 3);elseSystem.out.println("登记人数" + num);}public void manager() {try {regist(100);} catch (MyException e) {System.out.print("登记失败，出错种类" + e.getId());}System.out.print("本次登记操作结束");}public static void main(String args[]) {MyExpTest t = new MyExpTest();t.manager();}
}
  • 例题：

七、开发中如何选择使用try-catch-finally还是使用throws

  • 如果父类中被重写的的方法没有throws方式处理异常，则子类重写的方法也不能使用throws,意味着如果子类重写的方法中有异常，必须使用try-catch-finally方式处理
    public static void main(String[] args) {Car car = new Bar();try {car.startCar();//编译时 按照父类抛出的异常的进行编译，所有子类重写的方法抛出的异常不能大于父类抛出的异常} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}
}class Car {//启动车辆public void startCar()  {}
}class Bar extends Car {public void startCar() throws FileNotFoundException { //报错}
}

在这里插入图片描述

  • 执行的方法a中，先后又调用了另外的几个方法，这几个方法是递进关系执行的。我们建议这几个方法使用throw的方法进行处理。而执行的方法a可以考虑使用try-catch-finally方式进行处理。
public class JavaDemoException {public static void main(String[] args) {try {methodA();} catch (RuntimeException e) {System.out.println(e.getMessage());}methodB();}static void methodA() {try {System.out.println("进入方法A");throw new RuntimeException("制造异常");} finally {System.out.println("用A的方法的finally");}}static void methodB() {try {System.out.println("进入方法B");return;} finally {System.out.println("用B的方法的finally");}}
/*    进入方法A用A的方法的finally制造异常进入方法B用B的方法的finally*/}

八、如何看待代码中的编译时异常和运行时异常?

  • 体会1：使用try-catch-finally处理编译时异常，是得程序在编译时就不再报错，但是运行时仍可能报错。相当于我们使用try-catch-finally将一个编译时可能出现得异常，延迟到运行时出现。
  • 体会2：开发中，由于运行时异常比较常见，所以我们通常就不针对运行时异常编写try-catch-finally了。
  • 针对于编译时异常，我们说一定要考虑异常的处理。

九、throw和throws区别

  • throw表示抛出一个异常类的对象，生成异常对象的过程。声明在方法体内。
  • throws属于异常处理的一种方式，声明在方法的声明处。

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