第八章异常(是程序在执行过程中,出现的非正常的情况,如果不处理最终会导致JVM的非正常停止)

目录

2、如何对待异常

3、异常的抛出机制

[8.1.2 Java异常体系](#8.1.2 Java异常体系)

1、Throwable

2、Error和Exception

[8.1.3 受检异常和非受检异常](#8.1.3 受检异常和非受检异常)

演示常见的错误和异常

1、Error

2、运行时异常

3、编译时异常

[8.2 异常的处理](#8.2 异常的处理)

[8.2.1 捕获异常:try...catch](#8.2.1 捕获异常:try…catch)

1、try...catch基本格式

2、JDK1.7try...catch新特性

3、在catch分支中获取异常信息

[8.2.2 finally块](#8.2.2 finally块)

1、finally块

2、finally与return

转换异常处理位置:throws

1、throws编译时异常

2、throws运行时异常

3、方法重写对于throws要求

手工抛出异常对象:throw

自定义异常




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问题,读取文件是否存在,网络是否始终保持通畅等等。

  • 异常 :指的是程序在执行过程中,出现的非正常的情况,如果不处理最终会导致JVM的非正常停止。

异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.

异常也不是指逻辑代码错误而没有得到想要的结果,例如:求a与b的和,你写成了a-b

java 复制代码
package com.day428.Demo01;
/*
*异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.

异常也不是指逻辑代码错误而没有得到想要的结果,例如:求a与b的和,你写成了a-b
*
* */
public class Demo0001 {
    public static void main(String[] args) {
//        语法错误,编译错误,根本无法运行。
//        System.out.println(a);
//        System.out.println(add(1,2));
//        System.out.println(add("11","23"));
    }
    public static int add(int a, int b){
        return a-b;
    }
}
java 复制代码
package com.day428.Demo01;

import java.util.Scanner;
/*
* 避免异常
* 解决异常
*尽量提高代码的可用性,增加判断处理,保证不会输入异常,
* 超出数组下标,类型转换不出现这样的异常
* 2.加异常代码L:try{
* }catch(Exception e){
*
* }
* nextLine(),可以识别除换行外,其它任何字符
*
* */
public class Demo0002 {
    public static void main(String[] args) {
                Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true){
            try{
                System.out.println("请你输入一个数");
                int num= scanner.nextInt();
                int num2 =scanner.nextInt();
                System.out.println(add1(num,num2));
                break;
            }catch (Exception e){
                scanner.nextLine();
                System.out.println("请输入整数");

            }
        }

    }
    public static int add1(int a,int b){
        return a-b;
    }
}
2、如何对待异常

程序员在编写程序时,就应该充分考虑到各种可能发生的异常和错误,极力预防和避免,实在无法避免的,要编写相应的代码进行异常的检测、异常消息的提示,以及异常的处理。

3、异常的抛出机制

Java中是如何表示不同的异常情况,又是如何==让程序员得知==,并==处理异常==的呢?

Java中把不同的异常用不同的类表示,一旦发生某种异常,就通过创建该异常类型的对象,并且抛出,然后程序员可以catch到这个异常对象,并处理,如果无法catch到这个异常对象,那么这个异常对象将会导致程序终止。

运行下面的程序,程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生和抛出的过程。

java 复制代码
package com.day428.Demo01;
/*
*
* ArrayIndexOutOfBoundsException
* 异常抛出机制
*
* */
public class ArrayTools {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr ={1,2,3,4,5};
//        1.getElement方法中获取到一个非正常的返回值,而是得到一个异常对象。
//        try,...catch捕获
//        如果没有,就到mian中抛出异常,程序中断。
        ArrayTools.getElement(arr,23);

    }
    public static int getElement(int arr[] ,int index){
//
        int ele =arr[index];
//        程序报错后就停止,创建一个对应的异常类型的对象。
//        JVM 会被i这个异常对象抛出。
//       先检测有没有try..catch语句,如果有try...catch语句
//        就是使用try...catch语句中的catch语句捕获这个异常对象,,如果没有,则抛出给调用者。
        System.out.println("程序停止了");
        return ele;
    }
}

8.1.2 Java异常体系

1、Throwable

java.lang.Throwable 类是 Java 语言中所有错误或异常的超类。

  • 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 的throw 语句抛出。类似地,只有此类或其子类之一才可以是 catch 子句中的参数类型。

Throwable中的常用方法:

  • public void printStackTrace():打印异常的详细信息。

    包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

  • public String getMessage():获取发生异常的原因。

    提示给用户的时候,就提示错误原因。

2、Error和Exception

Throwable有两个直接子类:java.lang.Errorjava.lang.Exception,平常所说的异常指java.lang.Exception

  • Error:表示严重错误,一旦发生必须停下来查看问题并解决问题才能继续,无法仅仅通过try...catch解决的错误。(如果拿生病做比喻,就像是突发疾病,而且是危重症,必须立刻停下来治疗而不是靠短暂休息、吃药、打针、或小手术简单解决处理)

    • 例如:StackOverflowError(栈内存溢出)和OutOfMemoryError(堆内存溢出,简称OOM)。
  • Exception:表示普通异常,其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题,程序员可以通过代码的方式检测、提示和纠正,使程序继续运行,但是只要发生也是必须处理,否则程序也会挂掉。(这就好比普通感冒、阑尾炎、牙疼等,可以通过短暂休息、吃药、打针、或小手术简单解决,但是也不能搁置不处理,不然也会要人命)。

    • 例如:空指针访问、试图读取不存在的文件、网络连接中断、数组下标越界等

无论是Error还是Exception,还有很多子类,异常的类型非常丰富。当代码运行出现异常时,特别是我们不熟悉的异常时,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查去认识它即可。

8.1.3 受检异常和非受检异常

我们平常说的异常就是指Exception,根据代码的编写编译阶段,编译器是否会警示 当前代码可能发生xx异常,并督促程序员提前编写处理它的代码为依据,可以将异常分为:

  • 编译时期异常 (即checked异常、受检异常):在代码编译阶段,编译器就能明确警示 当前代码可能发生(不是一定发生) xx异常,并督促 程序员提前编写处理它的代码。如果程序员不听话 ,没有编写对应的异常处理代码,则编译器就会发威,直接判定编译失败,从而程序无法执行。通常,这类异常的发生不是由程序员的代码引起的,或者不是靠加简单判断就可以避免的,例如:FileNotFoundException(文件找不到异常)。

  • 运行时期异常(即runtime异常、unchecked非受检异常):即在代码编译阶段,编译器完全不做任何检查,无论该异常是否会发生,编译器都不给出任何提示。只有等代码运行起来并确实发生了xx异常,它才能被发现。通常,这类异常是由程序员的代码编写不当引起的,只要稍加判断,或者细心检查就可以避免的。例如:ArrayIndexOutOfBoundsException数组下标越界异常,ClassCastException类型转换异常。

演示常见的错误和异常

1、Error

最常见的就是VirtualMachineError,它有两个经典的子类:StackOverflowError、OutOfMemoryError。

public class TestStackOverflowError {

public void test01(){

//StackOverflowError

digui();

}

public void digui(){

digui();

}

}

public class TestOutOfMemoryError {

public void test02(){

//OutOfMemoryError

//方式一:

int[] arr = new int[Integer.MAX_VALUE];

}

public void test03(){

//OutOfMemoryError

//方式二:

StringBuilder s = new StringBuilder();

while(true){

s.append("haogu");

}

}

}

2、运行时异常
java 复制代码
public class TestRuntimeException {
    public void test01(){
        //NullPointerException
        int[][] arr = new int[3][];
        System.out.println(arr[0].length);
    }

    public void test02(){
        //ClassCastException
        Object obj = 15;
        String str = (String) obj;
    }

    public void test03(){
        //ArrayIndexOutOfBoundsException
        int[] arr = new int[5];
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }

    public void test04(){
        //InputMismatchException
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入一个整数:");//输入非整数
        int num = input.nextInt();
        input.close();
    }
    public void test05(){
        int a = 1;
        int b = 0;
        //ArithmeticException
        System.out.println(a/b);
    }
}
3、编译时异常
java 复制代码
import org.junit.Test;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

public class TestCheckedException {
    public void test06() throws InterruptedException{
        Thread.sleep(1000);//休眠1秒
    }

    public void test07() throws FileNotFoundException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("Java从入门到精通.txt");
    }

    public void test08() throws SQLException {
        Connection conn = DriverManager.getConnection("....");
    }
}

8.2 异常的处理

Java异常处理的五个关键字:try、catch、finally、throw、throws

8.2.1 捕获异常:try...catch

1、try...catch基本格式

捕获异常语法如下:

try{

可能发生xx异常的代码

}catch(异常类型1 e){

处理异常的代码1

}catch(异常类型2 e){

处理异常的代码2

}

....

try{}中编写可能发生xx异常的业务逻辑代码。

catch分支,分为两个部分,catch()中编写异常类型和异常参数名,{}中编写如果发生了这个异常,要做什么处理的代码。如果有多个catch分支,并且多个异常类型有父子类关系,必须保证小的子异常类型在上,大的父异常类型在下。

当某段代码可能发生异常,不管这个异常是编译时异常(受检异常)还是运行时异常(非受检异常),我们都可以使用try块将它括起来,并在try块下面编写catch分支尝试捕获对应的异常对象。

  • 如果在程序运行时,try块中的代码没有发生异常,那么catch所有的分支都不执行。

  • 如果在程序运行时,try块中的代码发生了异常,根据异常对象的类型,将从上到下选择第一个匹配的catch分支执行。此时try中发生异常的语句下面的代码将不执行,而整个try...catch之后的代码可以继续运行。

  • 如果在程序运行时,try块中的代码发生了异常,但是所有catch分支都无法匹配(捕获)这个异常,那么JVM将会终止当前方法的执行,并把异常对象"抛"给调用者。如果调用者不处理,程序就挂了。

java 复制代码
public class TestTryCatch {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int a = Integer.parseInt(args[0]);
            int b = Integer.parseInt(args[1]);
            int result = a/b;
            System.out.println("result = " + result);
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("数字格式不正确,请输入两个整数");
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println("数字个数不正确,请输入两个整数");
        } catch (ArithmeticException e){
            System.out.println("第二个整数不能为0");
        }

        System.out.println("你输入了" + args.length +"个参数。");
        System.out.println("你输入的被除数和除数分别是:");
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            System.out.print(args[i]+"  ");
        }
        System.out.println();
    }
}
2、JDK1.7try...catch新特性

如果多个catch分支的异常处理代码一致,那么在JDK1.7之后还支持如下写法:

try{

可能发生xx异常的代码

}catch(异常类型1 | 异常类型2 e){

处理异常的代码1

}catch(异常类型3 e){

处理异常的代码2

}

....

java 复制代码
public class TestJDK7 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int a = Integer.parseInt(args[0]);
            int b = Integer.parseInt(args[1]);
            int result = a/b;
            System.out.println("result = " + result);
        } catch (NumberFormatException | ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("数字格式不正确,请输入两个整数");
        }catch (ArithmeticException e){
            System.out.println("第二个整数不能为0");
        }

        System.out.println("你输入了" + args.length +"个参数。");
        System.out.println("你输入的被除数和除数分别是:");
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            System.out.print(args[i]+"  ");
        }
        System.out.println();
    }
}
3、在catch分支中获取异常信息

如何获取异常信息,Throwable类中定义了一些查看方法:

  • public String getMessage():获取异常的描述信息,原因(提示给用户的时候,就提示错误原因。
  • public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。

包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

8.2.2 finally块

1、finally块

因为异常会引发程序跳转,从而会导致有些语句执行不到。而程序中有一些特定的代码无论异常是否发生,都需要执行。例如,IO流的关闭,数据库连接的断开等。这样的代码通常就会放到finally块中。

java 复制代码
try{
     
 }catch(...){
     
 }finally{
     无论try中是否发生异常,也无论catch是否捕获异常,也不管try和catch中是否有return语句,都一定会执行
 }
 
 或
  try{
     
 }finally{
     无论try中是否发生异常,也不管try中是否有return语句,都一定会执行。
 } 

注意:finally不能单独使用。

当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法,例如System.exit(0),此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。

java 复制代码
import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;

public class TestFinally {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        try {
            System.out.print("请输入第一个整数:");
            int a = input.nextInt();
            System.out.print("请输入第二个整数:");
            int b = input.nextInt();
            int result = a/b;
            System.out.println(a + "/" + b +"=" + result);
        } catch (InputMismatchException e) {
            System.out.println("数字格式不正确,请输入两个整数");
        }catch (ArithmeticException e){
            System.out.println("第二个整数不能为0");
        } finally {
            System.out.println("程序结束,释放资源");
            input.close();
        }
    }
}
2、finally与return

finally中写了return语句,那么try和catch中的return语句就失效了,最终返回的是finally块中的

形式一:从try回来

java 复制代码
public class TestReturn {
	public static void main(String[] args) {
		int result = test("12");
		System.out.println(result);
	}

	public static int test(String str){
		try{
			Integer.parseInt(str);
			return 1;
		}catch(NumberFormatException e){
			return -1;
		}finally{
			System.out.println("test结束");
		}
	}
}

形式二:从catch回来

java 复制代码
public class TestReturn {
	public static void main(String[] args) {
		int result = test("a");
		System.out.println(result);
	}

	public static int test(String str){
		try{
			Integer.parseInt(str);
			return 1;
		}catch(NumberFormatException e){
			return -1;
		}finally{
			System.out.println("test结束");
		}
	}
}

形式三:从finally回来

java 复制代码
public class TestReturn {
	public static void main(String[] args) {
		int result = test("a");
		System.out.println(result);
	}

	public static int test(String str){
		try{
			Integer.parseInt(str);
			return 1;
		}catch(NumberFormatException e){
			return -1;
		}finally{
            System.out.println("test结束");
			return 0;
		}
	}
}

转换异常处理位置:throws

1、throws编译时异常

如果在编写方法体的代码时,某句代码可能发生某个==编译时异常==,不处理编译不通过,但是在当前方法体中可能不适合处理或无法给出合理的处理方式,就可以通过throws在方法签名中声明该方法可能会发生xx异常,需要调用者处理。

声明异常格式:

修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2...{ }

在throws后面可以写多个异常类型,用逗号隔开。

java 复制代码
public class TestThrowsCheckedException {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("上课.....");
        try {
            afterClass();//换到这里处理异常
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("准备提前上课");
        }
        System.out.println("上课.....");
    }

    public static void afterClass() throws InterruptedException {
        for(int i=10; i>=1; i--){
            Thread.sleep(1000);//本来应该在这里处理异常
            System.out.println("距离上课还有:" + i + "分钟");
        }
    }
}
2、throws运行时异常

当然,throws后面也可以写运行时异常类型,只是运行时异常类型,写或不写对于编译器和程序执行来说都没有任何区别。如果写了,唯一的区别就是调用者调用该方法后,使用try...catch结构时,IDEA可以获得更多的信息,需要添加什么catch分支。

java 复制代码
import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;

public class TestThrowsRuntimeException {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        try {
            System.out.print("请输入第一个整数:");
            int a = input.nextInt();
            System.out.print("请输入第二个整数:");
            int b = input.nextInt();
            int result = divide(a,b);
            System.out.println(a + "/" + b +"=" + result);
        } catch (ArithmeticException | InputMismatchException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            input.close();
        }
    }

    public static int divide(int a, int b)throws ArithmeticException{
        return a/b;
    }
}
3、方法重写对于throws要求

方法重写时,对于方法签名是有严格要求的:

(1)方法名必须相同

(2)形参列表必须相同

(3)返回值类型

  • 基本数据类型和void:必须相同

  • 引用数据类型:<=

(4)权限修饰符:>=,而且要求父类被重写方法在子类中是可见的

(5)不能是static,final修饰的方法

(6)throws异常列表要求

  • 如果父类被重写方法的方法签名后面没有 "throws 编译时异常类型",那么重写方法时,方法签名后面也不能出现"throws 编译时异常类型"。

  • 如果父类被重写方法的方法签名后面有 "throws 编译时异常类型",那么重写方法时,throws的编译时异常类型必须<=被重写方法throws的编译时异常类型,或者不throws编译时异常。

  • 方法重写,对于"throws 运行时异常类型"没有要求。

java 复制代码
import java.io.IOException;

public class TestOverride {

}

class Father{
    public void method()throws Exception{
        System.out.println("Father.method");
    }
}
class Son extends Father{
    @Override
    public void method() throws IOException,ClassCastException {
        System.out.println("Son.method");
    }
}

手工抛出异常对象:throw

Java程序的执行过程中如出现异常,会生成一个异常类对象,该异常对象将被提交给Java运行时系统,这个过程称为抛出(throw)异常。异常对象的生成有两种方式:

  • 由虚拟机自动生成:程序运行过程中,虚拟机检测到程序发生了问题,就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并抛出------自动抛出。

  • 由开发人员手动创建:new 异常类型(【实参列表】);,如果创建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响,和创建一个普通对象一样,但是一旦throw抛出,就会对程序运行产生影响了。

使用格式:

throw new 异常类名(参数);

throw语句抛出的异常对象,和JVM自动创建和抛出的异常对象一样。

  • 如果是编译时异常类型的对象,同样需要使用throws或者try...catch处理,否则编译不通过。

  • 如果是运行时异常类型的对象,编译器不提示。

  • 但是无论是编译时异常类型的对象,还是运行时异常类型的对象,如果没有被try..catch合理的处理,都会导致程序崩溃。

throw语句会导致程序执行流程被改变,throw语句是明确抛出一个异常对象,因此它下面的代码将不会执行,如果当前方法没有try...catch处理这个异常对象,throw语句就会代替return语句提前终止当前方法的执行,并返回一个异常对象给调用者。

java 复制代码
public class TestThrow {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println(max(4,2,31,1));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            System.out.println(max(4));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            System.out.println(max());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static int max(int... nums){
        if(nums == null || nums.length==0){
            throw new IllegalArgumentException("没有传入任何整数,无法获取最大值");
        }
        int max = nums[0];
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            if(nums[i] > max){
                max = nums[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

自定义异常

为什么需要自定义异常类:

我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是核心类库中没有定义好的,此时我们需要根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题等等。

异常类如何定义:

  1. 自定义一个编译时异常类型:自定义类 并继承java.lang.Exception

  2. 自定义一个运行时异常类型:自定义类 并继承java.lang.RuntimeException

注意自定义的异常只能通过throw抛出。

自定义异常:

(1)要继承一个异常类型

(2)建议大家提供至少两个构造器,一个是无参构造,一个是(String message)构造器

(3)自定义异常对象只能手动抛出。抛出后由try..catch处理,也可以甩锅throws给调用者处理。

演示自定义异常

java 复制代码
public class NotTriangleException extends Exception{
    public NotTriangleException() {
    }

    public NotTriangleException(String message) {
        super(message);
    }
}
java 复制代码
public class Triangle {
    private double a;
    private double b;
    private double c;

    public Triangle(double a, double b, double c) throws NotTriangleException {
        if(a<=0 || b<=0 || c<=0){
            throw new NotTriangleException("三角形的边长必须是正数");
        }
        if(a+b<=c || b+c<=a || a+c<=b){
            throw new NotTriangleException(a+"," + b +"," + c +"不能构造三角形,三角形任意两边之后必须大于第三边");
        }
        this.a = a;
        this.b = b;
        this.c = c;
    }

    public double getA() {
        return a;
    }

    public void setA(double a) throws NotTriangleException{
        if(a<=0){
            throw new NotTriangleException("三角形的边长必须是正数");
        }
        if(a+b<=c || b+c<=a || a+c<=b){
            throw new NotTriangleException(a+"," + b +"," + c +"不能构造三角形,三角形任意两边之后必须大于第三边");
        }
        this.a = a;
    }

    public double getB() {
        return b;
    }

    public void setB(double b) throws NotTriangleException {
        if(b<=0){
            throw new NotTriangleException("三角形的边长必须是正数");
        }
        if(a+b<=c || b+c<=a || a+c<=b){
            throw new NotTriangleException(a+"," + b +"," + c +"不能构造三角形,三角形任意两边之后必须大于第三边");
        }
        this.b = b;
    }

    public double getC() {
        return c;
    }

    public void setC(double c) throws NotTriangleException {
        if(c<=0){
            throw new NotTriangleException("三角形的边长必须是正数");
        }
        if(a+b<=c || b+c<=a || a+c<=b){
            throw new NotTriangleException(a+"," + b +"," + c +"不能构造三角形,三角形任意两边之后必须大于第三边");
        }
        this.c = c;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Triangle{" +
                "a=" + a +
                ", b=" + b +
                ", c=" + c +
                '}';
    }
}
java 复制代码
public class TestTriangle {
    public static void main(String[] args) {
        Triangle t = null;
        try {
            t = new Triangle(2,2,3);
            System.out.println("三角形创建成功:");
            System.out.println(t);
        } catch (NotTriangleException e) {
            System.err.println("三角形创建失败");
            e.printStackTrace();
        }

        try {
            if(t != null) {
                t.setA(1);
            }
            System.out.println("三角形边长修改成功");
        } catch (NotTriangleException e) {
            System.out.println("三角形边长修改失败");
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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