【Java】异常 - 技术栈

异常

异常的概念和结构
异常的处理
自定义异常

异常的概念和结构

异常的概念

在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。比如之前写代码时经常遇到的：

算数异常

java 复制代码

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(10/0);
        //0不能作除数
    }

数组越界异常

java 复制代码

public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3};
        System.out.println(arr[100]);
        //数组越界
    }

空指针异常

java 复制代码

public static void main(String[] args) {
        int[] arr = null;
        System.out.println(arr.length);
    }

从上述过程中可以看到，java中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述。

异常体系结构

异常种类繁多，为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理，Java内部维护了一个异常的体系结构：

Error：Java虚拟机无法解决的严重问题 。如：JVM内部错误，资源耗尽等严重情况，比如：StackOverflowError，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
试图读取不存在文件
网络连接中断
数组角标越界

出现这些异常的时候就需要我们分析程序，找出现异常的代码，进行异常处理。

从上图中可以看到：

Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
Error ：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表：
StackOverflowError和OutOfMemoryError，一旦发生回力乏术。
Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。比如：感冒、发烧。我们平时所说的异常就是Exception。

异常的分类

异常可能在编译时发生，也可能在程序运行时发生，根据发生的时机不同，可以将异常分为：

编译时异常（受查异常）

在程序编译期间发生的异常，称为编译时异常，也称为受检查异常(Checked Exception)

java 复制代码

class Person{
    private String name;
    private String gender;
    int age;
    // 想要让该类支持深拷贝，覆写Object类的clone方法即可
    @Override
    public Person clone() {
        return (Person)super.clone();
    }
}

简单来说就是无法通过编译直接显示出来的报错

运行时异常（非受查异常）

在程序执行期间发生的异常，称为运行时异常，也称为非受检查异常(Unchecked Exception)
RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。

比如：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。
我们面展示的算数异常空指针异常等在我们写代码时并没有报错只有我们在点击运行时才报出的异常就是运行时异常（非受查异常）

再上图中为青色方格的就是运行时异常也就是非受查异常

注意：编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了 system.out.println. 此时编译过程中就会出错, 这是 "编译期" 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到class
文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误.

异常的处理

错误在代码中是客观存在的. 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿.主要的方式

防御式编程

** LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查. 即：事前防御型**

java 复制代码

boolean ret = false;
        ret = 登陆游戏();
        if (!ret) {
            处理登陆游戏错误;
            return;
        }
        ret = 开始匹配();
        if (!ret) {
            处理匹配错误;
            return;
        }
        ret = 游戏确认();
        if (!ret) {
            处理游戏确认错误;
            return;
        }

缺陷：正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱。

** EAFP: It's Easier to Ask Forgiveness than Permission. "事后获取原谅比事前获取许可更容易". 也就是先操作, 遇到问题再处理. 即：事后认错型**

java 复制代码

try {
            登陆游戏();
            开始匹配();
            游戏确认();
            选择英雄();
            载入游戏画面();
        } catch (登陆游戏异常) {
            处理登陆游戏异常;
        } catch (开始匹配异常) {
            处理开始匹配异常;
        } catch (游戏确认异常) {
            处理游戏确认异常;
        } catch (选择英雄异常) {
            处理选择英雄异常;
        } catch (载入游戏画面异常) {
            处理载入游戏画面异常;
        }

优势：正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码
异常处理的核心思想就是 EAFP。

在Java中，异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、final、throws。

异常的抛出

在编写程序时，如果程序中出现错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者，比如：参数检测。

在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。具体语法如下：

java 复制代码

throw new XXXException("异常产生的原因");

实现一个【需求】：实现一个获取数组中任意位置元素的方法。

java 复制代码

public static int getElement(int[] array, int index) {
        if (null == array) {
            throw new NullPointerException("传递的数组为null");
            //抛出空指针异常
        }
        if (index < 0 || index >= array.length) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下标越界");
            //数组越界异常
        }
        return array[index];
    }


    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3};
        getElement(array, 3);
    }

【注意事项】

throw必须写在方法体内部
抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给JVM来处理
如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译
异常一旦抛出，其后的代码就不会执行

异常的捕获

异常的捕获，也就是异常的具体处理方式，主要有两种：异常声明throws 以及 try-catch捕获处理。

异常声明throws

处在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常。

本方法不处理异常抛给方法的调用者处理

java 复制代码

语法格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1，异常类型2...{

}

【注意事项】

throws 必须跟在方法的参数列表之后
声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
方法内部如果抛出了多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型具有父子关系，直接声明父类即可。
调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛出

try-catch捕获并处理

throws对异常并没有真正处理，而是将异常报告给抛出异常方法的调用者，由调用者处理。如果真正要对异常进行处理，就需要try-catch。

java 复制代码

语法格式：
try{
// 将可能出现异常的代码放在这里
}catch(要捕获的异常类型 e){
// 如果try中的代码抛出异常了，此处catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时，或者是try中抛出异常的基类时，就会被捕获到
// 对异常就可以正常处理，处理完成后，跳出try-catch结构，继续执行后序代码
    }[catch(异常类型 e){
// 对异常进行处理
    }finally{
// 此处代码一定会被执行到
    }]
// 后序代码
// 当异常被捕获到时，异常就被处理了，这里的后序代码一定会执行
// 如果捕获了，由于捕获时类型不对，那就没有捕获到，这里的代码就不会被执行

关于异常的处理方式

异常的种类有很多, 我们要根据不同的业务场景来决定.

对于比较严重的问题(例如和算钱相关的场景), 应该让程序直接崩溃, 防止造成更严重的后果

对于不太严重的问题(大多数场景), 可以记录错误日志, 并通过监控报警程序及时通知程序猿

对于可能会恢复的问题(和网络相关的场景), 可以尝试进行重试.

我们记录的错误日志是出现异常的方法调用信息, 能很快速的让我们找到出现异常的位置. 以后在实际工作中我们会采取更完备的方式来记录异常信息

【注意事项】

try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行
如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配，即异常不会被成功捕获，也就不会被处理，继续往外抛，直到JVM收到后中断程序----异常是按照类型来捕获的

java 复制代码

public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = {1,2,3};
            System.out.println(array[3]); // 此处会抛出数组越界异常
        }catch (NullPointerException e){ // 捕获时候捕获的是空指针异常--真正的异常无法被捕获到
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("后序代码");
    }

try中可能会抛出多个不同的异常对象，则必须用多个catch来捕获----即多种异常，多次捕获

java 复制代码

public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{1, 2, 3};
        try {
            System.out.println("before");
            arr = null;
            System.out.println(arr[100]);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("这是一个空指针异常");
            e.printStackTrace();
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("这是一个数组越界异常");
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("after");
        }
    }

java 复制代码

 public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{1, 2, 3};
        try {
            System.out.println("before");
            //arr = null;
            System.out.println(arr[100]);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("这是一个空指针异常");
            e.printStackTrace();
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("这是一个数组越界异常");
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("after");
        }
    }

如果多个异常的处理方式是完全相同, 也可以写成这样：

java 复制代码

catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {
	...
}

如果异常之间具有父子关系，一定是子类异常在前catch，父类异常在后catch，否则语法错误：

可以通过一个catch捕获所有的异常，即多个异常，一次捕获(不推荐)

这样捕获即使捕获到了异常也不知道具体的原因

异常处理流程

程序先执行 try 中的代码
如果 try 中的代码出现异常, 就会结束 try 中的代码, 看和 catch 中的异常类型是否匹配.
如果找到匹配的异常类型, 就会执行 catch 中的代码
如果没有找到匹配的异常类型, 就会将异常向上传递到上层调用者.
无论是否找到匹配的异常类型, finally 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行).
如果上层调用者也没有处理的了异常, 就继续向上传递.一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常, 就会交给 JVM 来进行处理, 此时程序就会异常终止

自定义异常

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构

例如, 我们实现一个用户登陆功能.

java 复制代码

class LogIn {
    private String userName = "admin";
    private String password = "123456";
    public static void loginInfo(String userName, String password) {
        if (!userName.equals(userName)) {
        }
        if (!password.equals(password)) {
        }
        System.out.println("登陆成功");
    }
    public static void main(String[] args) {
        loginInfo("admin", "123456");
    }
}

此时我们在处理用户名密码错误的时候可能就需要抛出两种异常. 我们可以基于已有的异常类进行扩展(继承), 创建和我们业务相关的异常类.

具体方式：

自定义异常类，然后继承自Exception 或者 RunTimeException
实现一个带有String类型参数的构造方法，参数含义：出现异常的原因

java 复制代码

class UserNameException extends Exception {
    public UserNameException(String message) {
        super(message);
    }
}

class PasswordException extends Exception {
    public PasswordException(String message) {
        super(message);
    }
}

class LogIn {
    private String userName = "admin";
    private String password = "123456";
    public void loginInfo (String userName, String password) throws UserNameException,

            PasswordException {
        if (!this.userName.equals(userName)) {
            throw new UserNameException("用户名错误");
        }
        if (!this.password.equals(password)) {
            throw new PasswordException("密码错误");
        }
        System.out.println("登陆成功");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入用户名");
        String name = scanner.nextLine();
        System.out.println("请输入密码");
        String password = scanner.nextLine();
        try {
            LogIn logIn = new LogIn();
            logIn.loginInfo(name,password);
        }catch (UserNameException e){
            e.printStackTrace();
        }catch (PasswordException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意事项
自定义异常通常会继承自 Exception 或者 RuntimeException
继承自 Exception 的异常默认是受查异常
继承自 RuntimeException 的异常默认是非受查异常