Java 異常處理

什么是異常？

程序運行時，發(fā)生的不被期望的事件，它阻止了程序按照程序員的預期正常執(zhí)行，這就是異常。異常發(fā)生時，是任程序自生自滅，立刻退出終止，還是輸出錯誤給用戶？或者用C語言風格：用函數(shù)返回值作為執(zhí)行狀態(tài)？在Java中，異常就是Java在編譯或運行或者運行過程中出現(xiàn)的錯誤。 

異常是程序中的一些錯誤，但并不是所有的錯誤都是異常，并且錯誤有時候是可以避免的。

比如說，你的代碼少了一個分號，那么運行出來結(jié)果是提示是錯誤 java.lang.Error；如果你用 System.out.println(11/0)，那么你是因為你用 0 做了除數(shù)，會拋出 java.lang.ArithmeticException 的異常。

異常發(fā)生的原因有很多，通常包含以下幾大類：

• 用戶輸入了非法數(shù)據(jù)。

• 要打開的文件不存在。

• 網(wǎng)絡通信時連接中斷，或者 JVM 內(nèi)存溢出。

這些異常有的是因為用戶錯誤引起，有的是程序錯誤引起的，還有其它一些是因為物理錯誤引起的。-

要理解 Java 異常處理是如何工作的，你需要掌握以下三種類型的異常：

• 檢查性異常：最具代表的檢查性異常是用戶錯誤或問題引起的異常，這是程序員無法預見的。例如要打開一個不存在文件時，一個異常就發(fā)生了，這些異常在編譯時不能被簡單地忽略。

• 運行時異常： 運行時異常是可能被程序員避免的異常。與檢查性異常相反，運行時異常可以在編譯時被忽略。

• 錯誤： 錯誤不是異常，而是脫離程序員控制的問題。錯誤在代碼中通常被忽略。例如，當棧溢出時，一個錯誤就發(fā)生了，它們在編譯也檢查不到的。

Exception 類的層次

所有的異常類是從 java.lang.Exception 類繼承的子類。

Exception 類是 Throwable 類的子類。除了Exception類外，Throwable 還有一個子類 Error 。

Java 程序通常不捕獲錯誤。錯誤一般發(fā)生在嚴重故障時，它們在 Java 程序處理的范疇之外。

Error 用來指示運行時環(huán)境發(fā)生的錯誤。

例如，JVM 內(nèi)存溢出。一般地，程序不會從錯誤中恢復。

異常類有兩個主要的子類：IOException 類和 RuntimeException 類。

在 Java 內(nèi)置類中(接下來會說明)，有大部分常用檢查性和非檢查性異常。

Java 內(nèi)置異常類

Java 語言定義了一些異常類在 java.lang 標準包中。

標準運行時異常類的子類是最常見的異常類。由于 java.lang 包是默認加載到所有的 Java 程序的，所以大部分從運行時異常類繼承而來的異常都可以直接使用。

Java 根據(jù)各個類庫也定義了一些其他的異常，下面的表中列出了 Java 的非檢查性異常。

下面的表中列出了 Java 定義在 java.lang 包中的檢查性異常類。

異常方法

下面的列表是 Throwable 類的主要方法:

捕獲異常

使用 try 和 catch 關鍵字可以捕獲異常。try/catch 代碼塊放在異常可能發(fā)生的地方。

try/catch 代碼塊中的代碼稱為保護代碼，使用  try/catch 的語法如下：

try
{
   // 程序代碼
}catch(ExceptionName e1)
{
   //Catch 塊
}

Catch 語句包含要捕獲異常類型的聲明。當保護代碼塊中發(fā)生一個異常時，try 后面的 catch 塊就會被檢查。

如果發(fā)生的異常包含在 catch 塊中，異常會被傳遞到該 catch 塊，這和傳遞一個參數(shù)到方法是一樣。

實例

下面的例子中聲明有兩個元素的一個數(shù)組，當代碼試圖訪問數(shù)組的第三個元素的時候就會拋出一個異常。

// 文件名 : ExcepTest.java
import java.io.*;
public class ExcepTest{

   public static void main(String args[]){
      try{
         int a[] = new int[2];
         System.out.println("Access element three :" + a[3]);
      }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
         System.out.println("Exception thrown  :" + e);
      }
      System.out.println("Out of the block");
   }
}

以上代碼編譯運行輸出結(jié)果如下：

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
Out of the block

多重捕獲塊

一個 try 代碼塊后面跟隨多個 catch 代碼塊的情況就叫多重捕獲。

多重捕獲塊的語法如下所示：

 try{
    // 程序代碼
 }catch(異常類型1 異常的變量名1){
    // 程序代碼
 }catch(異常類型2 異常的變量名2){
    // 程序代碼
 }catch(異常類型2 異常的變量名2){
    // 程序代碼
 }

上面的代碼段包含了 3 個 catch 塊。

可以在 try 語句后面添加任意數(shù)量的 catch 塊。

如果保護代碼中發(fā)生異常，異常被拋給第一個 catch 塊。

如果拋出異常的數(shù)據(jù)類型與 ExceptionType1 匹配，它在這里就會被捕獲。

如果不匹配，它會被傳遞給第二個 catch 塊。

如此，直到異常被捕獲或者通過所有的 catch 塊。

實例

該實例展示了怎么使用多重 try/catch。

try
{
   file = new FileInputStream(fileName);
   x = (byte) file.read();
}catch(IOException i)
{
   i.printStackTrace();
   return -1;
}catch(FileNotFoundException f) //Not valid!
{
   f.printStackTrace();
   return -1;
}

throws/throw關鍵字：

如果一個方法沒有捕獲一個檢查性異常，那么該方法必須使用 throws 關鍵字來聲明。throws 關鍵字放在方法簽名的尾部。

也可以使用 throw 關鍵字拋出一個異常，無論它是新實例化的還是剛捕獲到的。

下面方法的聲明拋出一個 RemoteException 異常：

import java.io.*;
public class className
{
   public void deposit(double amount) throws RemoteException
   {
      // Method implementation
      throw new RemoteException();
   }
   //Remainder of class definition
}

一個方法可以聲明拋出多個異常，多個異常之間用逗號隔開。

例如，下面的方法聲明拋出 RemoteException 和 InsufficientFundsException：

import java.io.*;
public class className
{
   public void withdraw(double amount) throws RemoteException,
                              InsufficientFundsException
   {
       // Method implementation
   }
   //Remainder of class definition
}

finally 關鍵字

finally 關鍵字用來創(chuàng)建在 try 代碼塊后面執(zhí)行的代碼塊。

無論是否發(fā)生異常，finally 代碼塊中的代碼總會被執(zhí)行。

在 finally 代碼塊中，可以運行清理類型等收尾善后性質(zhì)的語句。

finally 代碼塊出現(xiàn)在 catch 代碼塊最后，語法如下：

 try{
    // 程序代碼
 }catch(異常類型1 異常的變量名1){
    // 程序代碼
 }catch(異常類型2 異常的變量名2){
    // 程序代碼
 }finally{
    // 程序代碼
 }

實例

 public class ExcepTest{

   public static void main(String args[]){
      int a[] = new int[2];
      try{
         System.out.println("Access element three :" + a[3]);
      }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
         System.out.println("Exception thrown  :" + e);
      }
      finally{
         a[0] = 6;
         System.out.println("First element value: " +a[0]);
         System.out.println("The finally statement is executed");
      }
   }
}

以上實例編譯運行結(jié)果如下：

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
First element value: 6
The finally statement is executed

注意下面事項：

• catch 不能獨立于 try 存在。

• 在 try/catch 后面添加 finally 塊并非強制性要求的。

• try 代碼后不能既沒 catch 塊也沒 finally 塊。

• try, catch, finally 塊之間不能添加任何代碼。

聲明自定義異常

在 Java 中你可以自定義異常。編寫自己的異常類時需要記住下面的幾點。

• 所有異常都必須是 Throwable 的子類。

• 如果希望寫一個檢查性異常類，則需要繼承 Exception 類。

• 如果你想寫一個運行時異常類，那么需要繼承 RuntimeException 類。

可以像下面這樣定義自己的異常類：

class MyException extends Exception{
}

只繼承 Exception 類來創(chuàng)建的異常類是檢查性異常類。

下面的 InsufficientFundsException 類是用戶定義的異常類，它繼承自 Exception。

一個異常類和其它任何類一樣，包含有變量和方法。

實例

// 文件名InsufficientFundsException.java
import java.io.*;

public class InsufficientFundsException extends Exception
{
   private double amount;
   public InsufficientFundsException(double amount)
   {
      this.amount = amount;
   } 
   public double getAmount()
   {
      return amount;
   }
}

為了展示如何使用我們自定義的異常類，

在下面的 CheckingAccount 類中包含一個 withdraw() 方法拋出一個 InsufficientFundsException 異常。

// 文件名稱 CheckingAccount.java
import java.io.*;

public class CheckingAccount
{
   private double balance;
   private int number;
   public CheckingAccount(int number)
   {
      this.number = number;
   }
   public void deposit(double amount)
   {
      balance += amount;
   }
   public void withdraw(double amount) throws
                              InsufficientFundsException
   {
      if(amount <= balance)
       {
          balance -= amount;
       }
       else
       {
          double needs = amount - balance;
          throw new InsufficientFundsException(needs);
       }
    }
    public double getBalance()
    {
       return balance;
    }
    public int getNumber()
    {
       return number;
    }
 }

下面的 BankDemo 程序示范了如何調(diào)用 CheckingAccount 類的 deposit() 和 withdraw() 方法。

//文件名稱 BankDemo.java
public class BankDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      CheckingAccount c = new CheckingAccount(101);
      System.out.println("Depositing $500...");
      c.deposit(500.00);
      try
      {
         System.out.println("\nWithdrawing $100...");
         c.withdraw(100.00);
         System.out.println("\nWithdrawing $600...");
         c.withdraw(600.00);
      }catch(InsufficientFundsException e)
      {
         System.out.println("Sorry, but you are short $"
                                  + e.getAmount());
         e.printStackTrace();
      }
    }
}

編譯上面三個文件，并運行程序 BankDemo，得到結(jié)果如下所示：

Depositing $500...

Withdrawing $100...

Withdrawing $600...
Sorry, but you are short $200.0
InsufficientFundsException
        at CheckingAccount.withdraw(CheckingAccount.java:25)
        at BankDemo.main(BankDemo.java:13)

通用異常

在 Java 中定義了兩種類型的異常和錯誤。

• JVM(Java虛擬機) 異常：由 JVM 拋出的異?；蝈e誤。例如：NullPointerException類，ArrayIndexOutOfBoundsException類，ClassCastException類。

• 程序級異常：由程序或者API程序拋出的異常。例如 IllegalArgumentException類，IllegalStateException類。

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