Java异常概述与异常处理
前言
本文为Java异常相关知识，包括对于异常的概述，异常的分类，以及对于异常的处理机制。
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一、Java异常引入
public static void main(String[] args) {
int num1 = 10;
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int num2 = scanner.nextInt();
int res = num1 / num2;
System.out.println(res);
System.out.println("后边还有代码呦！");
}
首先，问大家一个问题：
请问：如果我输入了 “abc” 或者 0 程序应该怎么运行呢？
abc
Exception in thread "main" java.util.InputMismatchException
at java.util.Scanner.throwFor(Scanner.java:864)
at java.util.Scanner.next(Scanner.java:1485)
at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2117)
at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2076)
at cn.itnanls.Demo.main(Demo.java:13)
0
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
at cn.itnanls.Demo.main(Demo.java:14)
程序它在想办法告诉你，你错了！程序是永远找不到女朋友的，因为程序只有真的是自己错了，它才会承认自己错了。
而且有个很重要的问题，程序碰到异常就不再继续执行后边的代码了，真是悲剧，很明显这不是你想要的。
世界上存在永远不会出错的程序吗？也许这只会出现在程序员的梦中。随着编程语言和软件的诞生，异常情况就如影随形地纠缠着我们，只有正确处理好意外情况，才能保证程序的可靠性。
其实这个例子的解决方案至少有两种：
（1）运行前对参数进行校验
public static void main(String[] args) {
int num1 = 10;
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int num2 = scanner.nextInt();
if (num2 == 0){
System.out.println("除数不能为零");
return;
}
int res = num1 / num2;
System.out.println(res);
System.out.println("后边还有代码呦！");
}
这样是不是就解决了除数不能为零的问题。
（2）出了问题想办法解决
public static void main(String[] args) {
// 尝试执行
try {
int num1 = 10;
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int num2 = scanner.nextInt();
int res = num1 / num2;
System.out.println(res);
} catch (Exception e){ // 遇到问题，找出问题
System.out.println("除数不能为零！"); // 解决问题
e.printStackTrace(); // 把问题的内容打印出来
}
System.out.println("后边还有代码呦！");
}
这样也可以让程序继续执行，我们发现我们找出的问题，他叫Exception，也是的java类。
二、异常概述与异常体系结构
首先我们来了解一下什么是异常，以及异常的体系结构。
1.异常概述
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。一般不编写针对性的代码进行处理。
/*
- 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。
- 一般不编写针对性的代码进行处理。
*/
public class ErrorTest {
public static void main(String[] args) {
//1.栈溢出：java.lang.StackOverflowError
//main(args); //递归
//2.堆溢出：java.lang.OutOfMemoryError,简称OOM
Integer[] arr = new Integer[1024*1024*1024];
}
}
- Exception：其它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：空指针访问试图读取不存在的文件；网络连接中断；数组角标越界。
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；但有的错误只有在运行时才会发生，比如：除数为0，数组下标越界等。
因此针对异常发生的场景可将异常分为：编译时异常和运行时异常。编译时异常就是在编译期间发生且可以捕获的异常，运行时异常是只有在运行时才会发生的异常。
2.异常的分类
下面我们就来详细看看什么是运行时异常以及什么是编译时异常。 运行时异常
- 是指编译器不要求强制处置的异常。一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该积极避免其出现的异常。
- java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。
- 对于这类异常，可以不作处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。
编译时异常
- 是指编译器要求必须处置的异常。即程序在运行时由于外界因素造成的一 般性异常。编译器要求Java程序必须捕获或声明所有编译时异常。
- 对于这类异常，如果程序不处理，可能会带来意想不到的结果。
3.异常体系结构
以下为大家总结了Java中的异常的体系结构。所有的Java异常类都归属于java.lang.Throwable。
java.lang.Throwable
* |-----java.lang.Error:一般不编写针对性的代码进行处理。
* |-----java.lang.Exception:可以进行异常的处理
* |------编译时异常(checked)
* |-----IOException：IO异常
* |-----FileNotFoundException：系统找不到指定路径的异常
* |-----ClassNotFoundException：类找不到异常
* |------运行时异常(unchecked,RuntimeException)
* |-----NullPointerException：空指针异常
* |-----ArrayIndexOutOfBoundsException：数组角标越界异常
* |-----ClassCastException：类型转换异常
* |-----NumberFormatException：数字格式化异常
* |-----InputMismatchException：输入的类型不匹配的异常
* |-----ArithmeticException：算术异常
- Throwable 类是 Java 语言中所有错误或异常的超类。
- Throwable类是所有错误和Java中异常的超类。 只有当对象是此类（或其子类之一）的实例时，才能通过 Java 虚拟机或者 Java throw 语句抛出。
- Exception和Error都是继承了Throwable类，它是异常处理机制的基本组成类型。
- Exception和Error体现了Java平台设计者对不同异常情况的分类。Exception是程序正常运行中，可以预料的意外情况，可能并且应该被捕获，进行相应处理。
- Error是指在正常情况下，不大可能出现的情况，绝大部分的Error都会导致程序（比如JVM自身）处于非正常的、不可恢复状态。既然是非正常情况，所以不便于也不需要捕获，常见的比如OutOfMemoryError之类，都是Error的子类。
三、常见异常
下边呢将通过代码为大家展示所有常见的异常，包括：编译时异常以及运行时异常（包含：算术异常，输入的类型不匹配的异常，数字格式化异常，类型转换异常，角标越界异常，空指针异常等）。下边我们就来看看吧~
public class ExceptionTest {
//******************以下是编译时异常***************************
@Test
public void test7(){
File file = new File("hello.txt");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
int data = fis.read();
while(data != -1){
System.out.print((char)data);
data = fis.read();
}
fis.close();
}
//******************以下是运行时异常***************************
//ArithmeticException 算术异常
@Test
public void test6(){
int a = 10;
int b = 0;
System.out.println(a / b);
}
//InputMismatchException 输入的类型不匹配的异常
@Test
public void test5(){
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int score = scanner.nextInt();
System.out.println(score);
scanner.close();
}
//NumberFormatException 数字格式化异常
@Test
public void test4(){
String str = "123";
str = "abc";
int num = Integer.parseInt(str);
}
//ClassCastException 类型转换异常
@Test
public void test3(){
Object obj = new Date();
String str = (String)obj;
}
//IndexOutOfBoundsException 角标越界异常
@Test
public void test2(){
//ArrayIndexOutOfBoundsException 数组角标越界异常
int[] arr = new int[10];
System.out.println(arr[10]);
//StringIndexOutOfBoundsException 字符串角标越界异常
String str = "abc";
System.out.println(str.charAt(3));
}
//NullPointerException 空指针异常
@Test
public void test1(){
// int[] arr = null;
// System.out.println(arr[3]);
String str = "abc";
str = null;
System.out.println(str.charAt(0));
}
}
Error 是 Throwable 的子类，用于指示合理的应用程序不应该试图捕获的严重问题。Java 程序通常不捕获错误。错误一般发生在严重故障时，它们在Java程序处理的范畴之外。异常：java语言中，将程序执行中发生的不正常情况称之为异常，就是程序执行的时候出现了你不想看到的情况。
四、异常处理机制一：try-catch-finally
Java中的异常处理机制包含try-catch-finally捕获异常以及throws抛出异常两种处理机制。
1.Java异常处理
我们先来了解一下什么是Java异常处理，以及第一种异常处理机制——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可以对这类异常进行捕获。
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，并易于护。
Java异常处理的方式:
Java异常处理的方式有以下两种：
- 方式一：try-catch-finally
- 方式二：throws + 异常类型
2.try-catch-finally的使用
- 使用 try 和 catch 关键字可以捕获异常。
- try/catch 代码块放在异常可能发生的地方。 try-catch-finally的语法格式如下：
try {
// 程序代码
} catch(ExceptionName e1) {
//Catch 块
}
- catch 语句包含要捕获异常类型的声明。当保护代码块中发生一个异常时，try 后面的 catch 块就会被检查。如果发生的异常包含在 catch 块中，异常会被传递到该 catch 块，这和传递一个参数到方法是一样。
- 一个 try 代码块后面跟随多个 catch 代码块的情况就叫多重捕获。
- 多重捕获块的语法如下所示：
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
}catch(异常类型3 变量名3){
//处理异常的方式3
}
....
finally{
//一定会执行的代码
}
需要说明的是：
- finally代码块是可选的，也就是说可以没有finally的处理。
- 使用try将可能出现异常的代码包装起来，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
- 一旦try中的异常对象匹配到某一个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（在没有写finally的情况）然后继续执行其后边的代码。
- 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中的异常类型如果满足子父类关系，则要求子类一定声明在父类的上面。否则的话会报错。
- 常用的对于异常对象的处理方式： ① String getMessage() ② printStackTrace()
- 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
- try-catch-finally的结构可以嵌套
需要注意的是：
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。在我们实际的开发中，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，我们就一定要考虑对于异常的处理。
以下是对于try catch这种异常处理方式使用的示例代码：
代码示例：
public class ExceptionTest1 {
@Test
public void test2(){
try{
File file = new File("hello.txt");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
int data = fis.read();
while(data != -1){
System.out.print((char)data);
data = fis.read();
}
fis.close();
}catch(FileNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
@Test
public void test1(){
String str = "123";
str = "abc";
int num = 0;
try{
num = Integer.parseInt(str);
System.out.println("hello-----1");
}catch(NumberFormatException e){
// System.out.println("出现数值转换异常了，不要着急....");
//String getMessage():
// System.out.println(e.getMessage());
//printStackTrace():
e.printStackTrace();
}catch(NullPointerException e){
System.out.println("出现空指针异常了，不要着急....");
}catch(Exception e){
System.out.println("出现异常了，不要着急....");
}
System.out.println(num);
System.out.println("hello-----2");
}
}
3.finally的使用
我们再来深入了解一下对于finally的使用。
try-catch-finally中finally的使用：
- finally 关键字用来创建在 try 代码块后面执行的代码块。
- 无论是否发生异常，finally 代码块中的代码总会被执行。在 finally 代码块中，可以运行清理类型等收尾善后性质的语句。
- finally 代码块出现在 catch 代码块最后
- finally是可选的
- finally中声明的是一定会被执行的代码。即使catch中又出现异常了，try中有return语句，catch中有return语句等情况。
- 像数据库连接、输入输出流、网络编程Socket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。
五、异常处理机制二： throws
对于异常处理的第二种机制是throws抛出异常，下面我们就来详细了解一下对于throws的使用。
1.声明抛出异常方式概述
异常处理的方式二：throws + 异常类型
-
"throws + 异常类型"写在方法的声明处。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！
-
如果一个方法没有捕获一个检查性异常，那么该方法必须使用 throws 关键字来声明。throws 关键字放在方法签名的尾部。也可以使用 throw 关键字抛出一个异常，无论它是新实例化的还是刚捕获到的。
-
下面方法的声明抛出一个 RemoteException 异常：
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread.sleep(123);
}
一个方法可以声明抛出多个异常，多个异常之间用逗号隔开。
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。
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方法没有以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。
- 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。
代码示例：
public class ExceptionTest2 {
public static void main(String[] args){
try{
method2();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
// method3();
}
public static void method3(){
try {
method2();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void method2() throws IOException{
method1();
}
public static void method1() throws FileNotFoundException,IOException{
File file = new File("hello1.txt");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
int data = fis.read();
while(data != -1){
System.out.print((char)data);
data = fis.read();
}
fis.close();
System.out.println("hahaha!");
}
}
图解：
2.重写方法声明抛出异常的原则
/*
* 方法重写的规则之一：
* 子类重写的方法抛出的异常类型不大于父类被重写的方法抛出的异常类型
*/
public class OverrideTest {
public static void main(String[] args) {
OverrideTest test = new OverrideTest();
test.display(new SubClass());
}
public void display(SuperClass s){
try {
s.method();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class SuperClass{
public void method() throws IOException{
}
}
class SubClass extends SuperClass{
public void method() throws FileNotFoundException{
}
}
六、手动抛出异常
对于Java的处理除了以上我们介绍的两种处理机制外，其实我们也可以对其进行手动抛出。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。手动抛出异常需要注意：
- ①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;
- ②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");
public class StudentTest {
public static void main(String[] args) {
try {
Student s = new Student();
s.regist(-1001);
System.out.println(s);
} catch (Exception e) {
// e.printStackTrace();
System.out.println(e.getMessage());
}
}
}
class Student{
private int id;
public void regist(int id) throws Exception {
if(id > 0){
this.id = id;
}else{
// System.out.println("您输入的数据非法！");
//手动抛出异常对象
// throw new RuntimeException("您输入的数据非法！");
// throw new Exception("您输入的数据非法！");
throw new MyException("不能输入负数");
//错误的
// throw new String("不能输入负数");
}
}
@Override
public String toString() {
return "Student [id=" + id + "]";
}
}
七、异常总结
下图是对异常的总结，异常处理五个关键字：try,catch,finally以及throw与throws，对应的就是两种异常处理机制。
世界上最遥远的距离，是我在if里你在else里，似乎一直相伴又永远分离；
世界上最痴心的等待，是我当case你是switch，或许永远都选不上自己；
世界上最真情的相依，是你在try我在catch。无论你发神马脾气，我都默默承受，静静处理。到那时，再来期待我们的finally。
对于Java异常的介绍就到这里了~
后记
本文呢为大家介绍了Java异常相关知识，包括对于异常的概述，帮助大家理解了 什么是异常，异常的分类，异常分为编译时异常与运行时异常，以及对于异常的处理机制，Java异常处理机制有两种：try catch异常捕获与throws抛出异常。希望本文等分享能够对大家有用。如果你想继续深入的学习Java相关的知识与技术，可以参考：
Java全栈学习路线可参考：【Java全栈学习路线】最全的Java学习路线及知识清单，Java自学方向指引，内含最全Java全栈学习技术清单~
转载自:https://juejin.cn/post/7172918261523152926