码迷,mamicode.com
首页 > 编程语言 > 详细

Java基础 -- 深入理解Java异常机制

时间:2019-04-11 22:17:00      阅读:188      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:public   roman   details   就是   blank   pop   xtend   大量   逻辑   

异常指不期而至的各种状况,如:文件找不到、网络连接失败、非法参数等。异常是一个事件,它发生在程序运行期间,干扰了正常的指令流程。Java通 过API中Throwable类的众多子类描述各种不同的异常。因而,Java异常都是对象,是Throwable子类的实例,描述了出现在一段编码中的错误条件。当条件生成时,错误将引发异常。

一 异常分类

Java异常类层次结构图:

技术图片

在 Java 中,所有的异常都有一个共同的祖先 Throwable(可抛出)。Throwable 指定代码中可用异常传播机制通过 Java 应用程序传输的任何问题的共性。

1、Throwable: 有两个重要的子类:Exception(异常)和 Error(错误),二者都是 Java 异常处理的重要子类,各自都包含大量子类。

  • Error(错误):是程序无法处理的错误,表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关,而表示代码运行时 JVM(Java 虚拟机)出现的问题。例如,Java虚拟机运行错误(Virtual MachineError),当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时,将出现 OutOfMemoryError。这些异常发生时,Java虚拟机(JVM)一般会选择线程终止。
  • Exception(异常):是程序本身可以处理的异常。Exception 类有一个重要的子类 RuntimeException。RuntimeException 类及其子类表示“JVM 常用操作”引发的错误。例如,若试图使用空值对象引用、除数为零或数组越界,则分别引发运行时异常(NullPointerException、ArithmeticException)和 ArrayIndexOutOfBoundException。

注意:异常和错误的区别:异常能被程序本身可以处理,错误是无法处理。

2、通常,Java的异常(包括Exception和Error)分为可查的异常(checked exceptions)和不可查的异常(unchecked exceptions)。

  • 可查异常编译器要求必须处置的异常):除了RuntimeException及其子类以外,其他的Exception类及其子类都属于可查异常。Java编译器要求对检查异常必须捕获或抛出,代码逻辑没有错误,但程序运行时会因为IO等错误导致异常,你在编写程序阶段是预料不到的。如果不处理这些异常,程序将来可能会出错。所以编译器会提示你要去捕获并处理这种可能发生的异常,不处理就不能通过编译。
  • 不可查异常(编译器不要求强制处置的异常):包括运行时异常(RuntimeException与其子类)和错误(Error)。Java编译器不要求对不可查异常一定捕获或抛出,可以不做处理,此类异常通常是在逻辑上有错误,可以通过修改代码避免。

3、Exception 异常又可分两大类:运行时异常和非运行时异常(编译异常),程序中应当尽可能去处理这些异常。

  • 运行时异常(不可查异常少了Error):都是RuntimeException类及其子类异常,如NullPointerException(空指针异常)、IndexOutOfBoundsException(下标越界异常)等,这些异常是不可查异常,程序中可以选择捕获处理,也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的,程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。

运行时异常的特点是Java编译器不会检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常,即使没有用try-catch语句捕获它,也没有用throws子句声明抛出它,也会编译通过。

  • 非运行时异常 (编译器要求必须处置的异常,也就是可查类型):是RuntimeException以外的异常,类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常,如果不处理,程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常,一般情况下不自定义检查异常。

二 异常处理机制

在 Java 应用程序中,异常处理机制为:抛出异常,捕捉异常。

  • 抛出异常:当一个方法出现错误引发异常时,方法创建异常对象并交付运行时系统,异常对象中包含了异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息。运行时系统负责寻找处置异常的代码并执行。
  • 捕获异常:在方法抛出异常之后,运行时系统将转为寻找合适的异常处理器(exception handler)。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时,即为合适 的异常处理器。运行时系统从发生异常的方法开始,依次回查调用栈中的方法,直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适 的异常处理器,则运行时系统终止。同时,意味着Java程序的终止。

对于不可查异常(RuntimeException、Error)或可查异常(除了RuntimeException及其子类以外,其他的Exception类及其子类),Java技术所要求的异常处理方式有所不同。

  • RuntimeException异常:由于RuntimeException异常的不可查性,为了更合理、更容易地实现应用程序,Java规定,运行时异常将由Java运行时系统自动抛出,允许应用程序忽略运行时异常。
  • Error:对于方法运行中可能出现的Error,当运行方法不欲捕捉时,Java允许该方法不做任何抛出声明。因为,大多数Error异常属于永远不能被允许发生的状况,也属于合理的应用程序不该捕捉的异常。
  • 除了RuntimeException及其子类以外,其他的Exception类及其子类:对于所有的可查异常,Java规定:一个方法必须捕捉,或者声明抛出方法(也就是说,当一个方法选择不捕捉可查异常时,它必须声明将抛出异常)。

能够捕捉异常的方法,需要提供相符类型的异常处理器。所捕捉的异常,可能是由于自身语句所引发并抛出的异常,也可能是由某个调用的方法或者Java运行时 系统等抛出的异常。也就是说,一个方法所能捕捉的异常,一定是Java代码在某处所抛出的异常。简单地说,异常总是先被抛出,后被捕捉的。
任何Java代码都可以抛出异常,如:自己编写的代码、来自Java开发环境包中代码,或者Java运行时系统。无论是谁,都可以通过Java的throw语句抛出异常。
从方法中抛出的任何异常都必须使用throws子句。
捕捉异常通过try-catch语句或者try-catch-finally语句实现。
总体来说,Java规定:对于可查异常必须捕捉、或者声明抛出。允许忽略不可查的RuntimeException和Error。

try-catch语句

在Java中,异常通过try-catch语句捕获,其一般语法形式为:

    try {
        // 可能会发生异常的程序代码
    } catch (Type1 id1){
        // 捕获并处置try抛出的异常类型Type1
    }
    catch (Type2 id2){
         //捕获并处置try抛出的异常类型Type2
    }

关键字try后的一对大括号将一块可能发生异常的代码包起来,称为监控区域(guarded region)。Java方法在运行过程中出现异常,则创建异常对象。将异常抛出监控区域之 外,Java异常处理机制将负责搜寻参数与异常类型相匹配的第一个处理程序。若有匹配的catch子句,则运行其异常处理代码,try-catch语句结束。

匹配的原则是:如果抛出的异常对象属于catch子句的异常类,或者属于该异常类的子类,则认为生成的异常对象与catch块捕获的异常类型相匹配。

1、捕捉throw语句抛出的“除数为0”异常

public class TestException1 {
	
	public static void main(String[] args) {
		int a = 6;
		int b = 0;
		try { // try监控区域
			
			if (b == 0) 
				throw new ArithmeticException();  // 通过throw语句抛出异常
			System.out.println("a/b的值是:" + a / b);
		}
		catch (ArithmeticException e) {           // catch捕捉异常
			System.out.println("程序出现异常,变量b不能为0。");
		}
		System.out.println("程序正常结束。");
	}
	
}

 输出:

程序出现异常,变量b不能为0。
程序正常结束。

上例中在try监控区域通过if语句进行判断,当“除数为0”的错误条件成立时引发ArithmeticException异常,创建 ArithmeticException异常对象,并由throw语句将异常抛给Java运行时系统,由系统寻找匹配的异常处理器catch并运行相应异常处理代码。
事实上,“除数为0”等ArithmeticException异常,是RuntimException的子类。而运行时异常将由运行时系统自动抛出,不需要使用throw语句。

2、捕捉运行时系统自动抛出“除数为0”引发的ArithmeticException异常

public class TestException1 {
	
	public static void main(String[] args) {
		int a = 6;
		int b = 0;
		try { // try监控区域		
			System.out.println("a/b的值是:" + a / b);
		}
		catch (ArithmeticException e) {           // catch捕捉异常
			System.out.println("程序出现异常,变量b不能为0。");
		}
		System.out.println("程序正常结束。");
	}
	
}

 输出结果:

程序出现异常,变量b不能为0。
程序正常结束。

上例中System.out.println("a/b的值是:" + a/b)语句,在运行中出现“除数为0”错误,引发ArithmeticException异常。运行时系统创建异常对象并抛出监控区域,转而匹配合适的异常处理器catch,并执行相应的异常处理代码。
由于检查运行时异常的代价远大于捕捉异常所带来的益处,运行时异常不可查。Java编译器允许忽略运行时异常,一个方法可以既不捕捉,也不声明抛出运行时异常。

3、不捕捉、也不声明抛出运行时异常

    public class TestException {
    	public static void main(String[] args) {
    		int a, b;
    		a = 6;
    		b = 0; // 除数b 的值为0
    		System.out.println(a / b);
    	}
    }

 输出结果:

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
at Test.TestException.main(TestException.java:8)

4、程序可能存在除数为0异常和数组下标越界异常

public class TestException2 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] intArray = new int[3] ;
		try {
			for(int i=0;i <= intArray.length; i++) {
				intArray[i] = i;
				System.out.println("intArray[" + i + "] = " + intArray[i]);
				System.out.println("intArray[" + i + "]  / " + (i-2) + " = "  + intArray[i] / (i-2));
			}
		}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
			System.out.println("intArray数组下表越界异常。");
		}catch(ArithmeticException e) {
			System.out.println("除数为0异常。");
		}
		System.out.println("程序正常结束");
	}
}

 输出结果:

intArray[0] = 0
intArray[0]  / -2 = 0
intArray[1] = 1
intArray[1]  / -1 = -1
intArray[2] = 2
除数为0异常。
程序正常结束

程序可能会出现除数为0异常,还可能会出现数组下标越界异常。程序运行过程中ArithmeticException异常类型是先行匹配的,因此执行相匹配的catch语句:

catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
			System.out.println("intArray数组下表越界异常。");
		}

需要注意的是,一旦某个catch捕获到匹配的异常类型,将进入异常处理代码,一旦处理结束就意味着整个try-catch语句结束,其他的catch子句不再有匹配和捕获异常类型的机会。

try-catch-finally语句

try-catch语句还可以包括第三部分,就是finally子句。它表示无论是否出现异常,都应当执行的内容。try-catch-finally语句的一般语法形式为:

      try {
		// 可能会发生异常的程序代码
	} catch (Type1 id1) {
		// 捕获并处理try抛出的异常类型Type1
	} catch (Type2 id2) {
		// 捕获并处理try抛出的异常类型Type2
	} finally {
		// 无论是否发生异常,都将执行的语句块
	}

1、带finally子句的异常处理程序

public class TestException3 {
	
	public static void main(String args[]) {
		int i = 0;
		String[] greetings = { 
				" Hello world !", 
				" Hello World !! ",
				" HELLO WORLD !!!" 
				};
		while (i < 4) {
			try {
				// 特别注意循环控制变量i的设计,避免造成无限循环
				System.out.println(greetings[i++]);
				
			} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
				System.out.println("数组下标越界异常");
				
			} finally {
				System.out.println("--------------------------");
			}
		}
	}
}

输出如下:

 Hello world !
--------------------------
 Hello World !! 
--------------------------
 HELLO WORLD !!!
--------------------------
数组下标越界异常
--------------------------

小结:

1、try 块:用于捕获异常。其后可接零个或多个catch块,如果没有catch块,则必须跟一个finally块;

2、catch 块:用于处理try捕获到的异常;

3、finally 块:无论是否捕获或处理异常,finally块里的语句都会被执行。当在try块或catch块中遇到return语句时,finally语句块将在方法返回之前被执行。在以下4种特殊情况下,finally块不会被执行:

  • 在finally语句块中发生了异常;
  • 在前面的代码中用了System.exit()退出程序;
  • 程序所在的线程死亡;
  • 关闭CPU;

try-catch-finally 规则(异常处理语句的语法规则

  • 必须在 try 之后添加 catch 或 finally 块。try 块后可同时接 catch 和 finally 块,但至少有一个块;
  • 必须遵循块顺序:若代码同时使用 catch 和 finally 块,则必须将 catch 块放在 try 块之后;
  • catch 块与相应的异常类的类型相关;
  • 一个 try 块可能有多个 catch 块。若如此,则执行第一个匹配块。即Java虚拟机会把实际抛出的异常对象依次和各个catch代码块声明的异常类型匹配,如果异常对象为某个异常类型或其子类的实例,就执行这个catch代码块,不会再执行其他的 catch代码块;
  • 可嵌套 try-catch-finally 结构;
  • 在 try-catch-finally 结构中,可重新抛出异常;
  • 除了下列情况,总将执行 finally 做为结束:JVM 过早终止(调用 System.exit(int));在 finally 块中抛出一个未处理的异常;计算机断电、失火、或遭遇病毒攻击;

 六 try、catch、finally语句块的执行顺序

  • 当try没有捕获到异常时:try语句块中的语句逐一被执行,程序将跳过catch语句块,执行finally语句块和其后的语句;
  • 当try捕获到异常,catch语句块里没有处理此异常的情况:当try语句块里的某条语句出现异常时,而没有处理此异常的catch语句块时,此异常将会抛给JVM处理,finally语句块里的语句还是会被执行,但finally语句块后的语句不会被执行;
  • 当try捕获到异常,catch语句块里有处理此异常的情况:在try语句块中是按照顺序来执行的,当执行到某一条语句出现异常时,程序将跳到catch语句块,并与catch语句块逐一匹配,找到与之对应的处理程序,其他的catch语句块将不会被执行,而try语句块中,出现异常之后的语句也不会被执行,catch语句块执行完后,执行finally语句块里的语句,最后执行finally语句块后的语句;
    技术图片

七 抛出异常

任何Java代码都可以抛出异常,如:自己编写的代码、来自Java开发环境包中代码,或者Java运行时系统。无论是谁,都可以通过Java的throw语句抛出异常。从方法中抛出的任何异常都必须使用throws子句。

1. throws抛出异常

如果一个方法可能会出现异常,但没有能力处理这种异常,可以在方法声明处用throws子句来声明抛出异常。例如汽车在运行时可能会出现故障,汽车本身没办法处理这个故障,那就让开车的人来处理。

throws语句用在方法定义时声明该方法要抛出的异常类型,如果抛出的是Exception异常类型,则该方法被声明为抛出所有的异常。多个异常可使用逗号分割。throws语句的语法格式为:

    methodname throws Exception1,Exception2,..,ExceptionN
    {
    }

 方法名后的throws Exception1,Exception2,...,ExceptionN 为声明要抛出的异常列表。当方法抛出异常列表的异常时,方法将不对这些类型及其子类类型的异常作处理,而抛向调用该方法的方法,由他去处理。例如:

public class TestException4 {
	static void pop() throws NegativeArraySizeException {
		
		// 定义方法并抛出NegativeArraySizeException异常
		int[] arr = new int[-3]; // 创建数组
	}
 
	public static void main(String[] args) { 
		try { // try语句处理异常信息
			
			pop(); // 调用pop()方法
			
		} catch (NegativeArraySizeException e) {
			
			System.out.println("pop()方法抛出的异常!");// 输出异常信息
			
		}
	}
}

 输出:

pop()方法抛出的异常

使用throws关键字将异常抛给调用者后,如果调用者不想处理该异常,可以继续向上抛出,但最终要有能够处理该异常的调用者。
pop方法没有处理异常NegativeArraySizeException,而是由main函数来处理。

Throws抛出异常的规则:

  • 如果是不可查异常(unchecked exception),即Error、RuntimeException或它们的子类,那么可以不使用throws关键字来声明要抛出的异常,编译仍能顺利通过,但在运行时会被系统抛出;
  • 如果是任何可查异常(checked exception),必须进行声明处理。即如果一个方法可能出现可查异常,要么用try-catch语句捕获,要么用throws子句声明将它抛出,否则会导致编译错误
  • 仅当抛出了异常,该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候,应该继续抛出,而不是囫囵吞枣;
  • 调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法,则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类;

例如:

void method1() throws IOException{}  //合法  
 
//编译错误,必须捕获或声明抛出IOException  
void method2(){  
  method1();  
}  
 
//合法,声明抛出IOException  
void method3()throws IOException {  
  method1();  
}  
 
//合法,声明抛出Exception,IOException是Exception的子类  
void method4()throws Exception {  
  method1();  
}  
 
//合法,捕获IOException  
void method5(){  
 try{  
    method1();  
 }catch(IOException e){…}  
}  
 
//编译错误,必须捕获或声明抛出Exception  
void method6(){  
  try{  
    method1();  
  }catch(IOException e){throw new Exception();}  
}  
 
//合法,声明抛出Exception  
void method7()throws Exception{  
 try{  
  method1();  
 }catch(IOException e){throw new Exception();}  
} 

 2. 使用throw抛出异常

throw总是出现在函数体中,用来抛出一个Throwable类型的异常。程序会在throw语句后立即终止,它后面的语句执行不到,然后在包含它的所有try块中(可能在上层调用函数中)从里向外寻找含有与其匹配的catch子句的try块。
我们知道,异常是异常类的实例对象,我们可以创建异常类的实例对象通过throw语句抛出。该语句的语法格式为:

throw new exceptionname(xx);

例如抛出一个IOException类的异常对象:

throw new IOException(xx);

要注意的是,throw 抛出的只能够是可抛出类Throwable 或者其子类的实例对象。下面的操作是错误的:

  throw new String("exception");

 这是因为String 不是Throwable 类的子类。

如果抛出了检查异常,则还应该在方法头部声明方法可能抛出的异常类型,该方法的调用者应该处理抛出的异常;

public class TestException5 {
	static int quotient(int x, int y) throws MyException { // 定义方法抛出异常
		if (y < 0) { // 判断参数是否小于0
			throw new MyException("除数不能是负数!");  // 异常信息
		}
		return x/y; // 返回值
	}
	public static void main(String args[]) { // 主方法
		int  a =3;
		int  b =-1;
		
		try { // try语句包含可能发生异常的语句
			
			int result = quotient(a, b); // 调用方法quotient()
			
		} catch (MyException e) { // 处理自定义异常
			
			System.out.println(e.getMessage()); // 输出异常信息
			
		} catch (ArithmeticException e) { // 处理ArithmeticException异常
			
			System.out.println("除数不能为0!"); // 输出提示信息
			
		} catch (Exception e) { // 处理其他异常
			
			System.out.println("程序发生了其他的异常!"); // 输出提示信息
			
		}
	}
 
}
class MyException extends Exception { // 创建自定义异常类
	
	String message; // 定义String类型变量
	
	public MyException(String ErrorMessagr) { // 父类方法
		message = ErrorMessagr;
	}
 
	public String getMessage() { // 覆盖getMessage()方法
		return message;
	}
}

 如果调用者不处理该异常,所有方法都层层上抛获取的异常,最终JVM会进行处理,处理也很简单,就是打印异常消息和堆栈信息;

public class TestException5 {
	static int quotient(int x, int y) throws MyException { // 定义方法抛出异常
		if (y < 0) { // 判断参数是否小于0
			throw new MyException("除数不能是负数!");  // 异常信息
		}
		return x/y; // 返回值
	}
	public static void main(String args[]) throws MyException  { // 主方法
		int  a =3;
		int  b =-1;
		
		quotient(a,b);
	
	}
 
}
class MyException extends Exception { // 创建自定义异常类
	
	String message; // 定义String类型变量
	
	public MyException(String ErrorMessagr) { // 父类方法
		message = ErrorMessagr;
	}
 
	public String getMessage() { // 覆盖getMessage()方法
		return message;
	}
}

 输出如下:

Exception in thread "main" MyException: 除数不能是负数!
	at TestException5.quotient(TestException5.java:4)
	at TestException5.main(TestException5.java:12)

Java方法抛出的可查异常将依据调用栈、沿着方法调用的层次结构一直传递到具备处理能力的调用方法,最高层次到main方法为止。如果异常传递到main方法,而main不具备处理能力,也没有通过throws声明抛出该异常,将可能出现编译错误

如果调用quotient(5,0),将会因“除数为0”错误引发ArithmeticException异常,属于运行时异常类,由Java运行时系统自动抛出,quotient()方法没有捕捉ArithmeticException异常,Java运行时系统将沿方法调用栈查到main方法,将抛出的异常上传至quotient()方法的调用者。

3、Throwable类中的常用方法

注意:catch关键字后面括号中的Exception类型的参数e,Exception就是try代码块传递给catch代码块的变量类型,e就是变量名,catch代码块中语句"e.getMessage();"用于输出错误性质。通常异常处理常用3个函数来获取异常的有关信息:

  • getCause():返回抛出异常的原因,如果 cause 不存在或未知,则返回 null;
  • getMeage():返回异常的消息信息;
  • printStackTrace():对象的堆栈跟踪输出至错误输出流,作为字段 System.err 的值;

有时为了简单会忽略掉catch语句后的代码,这样try-catch语句就成了一种摆设,一旦程序在运行过程中出现了异常,就会忽略处理异常,而错误发生的原因很难查找。

八 Java常见异常

在Java中提供了一些异常用来描述经常发生的错误,对于这些异常,有的需要程序员进行捕获处理或声明抛出,有的是由Java虚拟机自动进行捕获处理。Java中常见的异常类:

1. runtimeException子类

  •  java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:数组索引越界异常。当对数组的索引值为负数或大于等于数组大小时抛出;
  • java.lang.ArithmeticException:算术条件异常。比如:整数除零等;
  • java.lang.NullPointerException:空指针异常。当应用试图在要求使用对象的地方使用了null时,抛出该异常。比如:调用null对象的实例方法、访问null对象的属性、计算null对象的长度、使用throw语句抛出null等等;
  • java.lang.ClassNotFoundException:找不到类异常。当应用试图根据字符串形式的类名构造类,而在遍历CLASSPAH之后找不到对应名称的class文件时,抛出该异常;
  • java.lang.NegativeArraySizeException:数组长度为负异常;
  • java.lang.ArrayStoreException :数组中包含不兼容的值抛出的异常;
  • java.lang.SecurityException: 安全性异常;
  • java.lang.IllegalArgumentException: 非法参数异常;

2.IOException

  • IOException:操作输入流和输出流时可能出现的异常;
  • EOFException: 文件已结束异常;
  • FileNotFoundException :文件未找到异常;

3. 其他

  • ClassCastException :类型转换异常类;
  • ArrayStoreException :数组中包含不兼容的值抛出的异常;
  • SQLException: 操作数据库异常类;
  • NoSuchFieldException: 字段未找到异常;
  • NoSuchMethodException: 方法未找到抛出的异常;
  • NumberFormatException:字符串转换为数字抛出的异常;
  • StringIndexOutOfBoundsException:字符串索引超出范围抛出的异常;
  • IllegalAccessException:不允许访问某类异常;
  • InstantiationException:当应用程序试图使用Class类中的newInstance()方法创建一个类的实例,而指定的类对象无法被实例化时,抛出该异常;

 参考文献:

[1]深入理解java异常处理机制

Java基础 -- 深入理解Java异常机制

标签:public   roman   details   就是   blank   pop   xtend   大量   逻辑   

原文地址:https://www.cnblogs.com/zyly/p/10649746.html

(0)
(0)
   
举报
评论 一句话评论(0
登录后才能评论!
© 2014 mamicode.com 版权所有  联系我们:gaon5@hotmail.com
迷上了代码!