异常处理①

异常处理

在利用Java 语言设计程序时，不可避免地会产生错误，那么，如何处理错误?把错谈交给谁去处理?程序又该如何从错误中恢复?这是任何程序设计语言都要解决的问题。

1.1概念

1.异常(Exception)
异常指程序运行过程中出现的非正常现象，例如用户输入错误，除数为0,需要处理的文件不存在，数组下标越界等。其他因操作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，网络连接中断等。
可能遇到的轻微错误，可以写代码来处理异常并继承执行，不应让程序中断。
2.错误(Error)
程序不能顺利执行，除了异常(Exception)，还可能发生了错误(Error),例如,断言错误，类的连接错误，Java虚拟机崩溃性错误,等等，这些事件的发生将阻止程序正常运行。对于Java虚拟机无法解决的严重问题，如JVM系统内部错误、资源耗尽等情况，一般不编写针对性的代码进行处理。
对于被认为是不能恢复的严重错误，不应该抛出，而应让程序中断。

1.2异常种类和层次结构

(1)Error(错误):是程序无法处理的错误，表示运行应用程序中出现的较严重问题。含大量子类。
大多数错误与代码编写者执行的操作无关，表示代码运行行时JVM(Java虚拟机)出现的问题。例如，Java虚拟机运行错误(VirtualMachineError)，当JVM不再有继续执行操作所需的内存资源时，将出现OutOfMemoryError。这些异常发发生时，Java虚拟机(JVM)一般选小外班的是堂 Exception 类有一个重要的子类
择线程终止。

(2)Exeption(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，它与其子类表示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0或数组越界，将分别引发 NullPointerException，ArithmeticException和 ArrayIndexOutOFBoundException。Java 异常类层次结构

ArraylndexOutOIBoundsException	数组索引越界异常
ArithmeticException	算术条件异常，如整数除以0等
NullPointerException	空指针异常
ClassNotFoundException	找不到类异常
NegativeArraySizeException	数组长度为负异常
ArrayStoreException	数组中包含不兼容的值抛出的异常
SecurityException	安全性异常
IllegalArgumentException	非法参数异常

IOException异常子类如表所示

IOException 异常子类

异常	说明
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

其他异常子类

异常	说明
ClassCastException	类型转换异常类
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

Exception 类的层次

所有的异常类是从 java.lang.Exception 类继承的子类。

Exception 类是 Throwable 类的子类。除了Exception类外，Throwable还有一个子类Error 。

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。

Error 用来指示运行时环境发生的错误。

例如，JVM 内存溢出。一般地，程序不会从错误中恢复。

异常类有两个主要的子类：IOException 类和 RuntimeException 类。

1.3Java 内置异常类

Java 语言定义了一些异常类在 java.lang 标准包中。

标准运行时异常类的子类是最常见的异常类。由于 java.lang 包是默认加载到所有的 Java 程序的，所以大部分从运行时异常类继承而来的异常都可以直接使用。

Java 根据各个类库也定义了一些其他的异常，下面的表中列出了 Java 的非检查性异常。

异常	描述
ArithmeticException	当出现异常的运算条件时，抛出此异常。例如，一个整数”除以零”时，抛出此类的一个实例。
ArrayIndexOutOfBoundsException	用非法索引访问数组时抛出的异常。如果索引为负或大于等于数组大小，则该索引为非法索引。
ArrayStoreException	试图将错误类型的对象存储到一个对象数组时抛出的异常。
ClassCastException	当试图将对象强制转换为不是实例的子类时，抛出该异常。
IllegalArgumentException	抛出的异常表明向方法传递了一个不合法或不正确的参数。
IllegalMonitorStateException	抛出的异常表明某一线程已经试图等待对象的监视器，或者试图通知其他正在等待对象的监视器而本身没有指定监视器的线程。
IllegalStateException	在非法或不适当的时间调用方法时产生的信号。换句话说，即 Java 环境或 Java 应用程序没有处于请求操作所要求的适当状态下。
IllegalThreadStateException	线程没有处于请求操作所要求的适当状态时抛出的异常。
IndexOutOfBoundsException	指示某排序索引（例如对数组、字符串或向量的排序）超出范围时抛出。
NegativeArraySizeException	如果应用程序试图创建大小为负的数组，则抛出该异常。
NullPointerException	当应用程序试图在需要对象的地方使用 null 时，抛出该异常
NumberFormatException	当应用程序试图将字符串转换成一种数值类型，但该字符串不能转换为适当格式时，抛出该异常。
SecurityException	由安全管理器抛出的异常，指示存在安全侵犯。
StringIndexOutOfBoundsException	此异常由 String 方法抛出，指示索引或者为负，或者超出字符串的大小。
UnsupportedOperationException	当不支持请求的操作时，抛出该异常。

下面的表中列出了 Java 定义在 java.lang 包中的检查性异常类。

异常	描述
ClassNotFoundException	应用程序试图加载类时，找不到相应的类，抛出该异常。
CloneNotSupportedException	当调用 Object 类中的 clone 方法克隆对象，但该对象的类无法实现 Cloneable 接口时，抛出该异常。
IllegalAccessException	拒绝访问一个类的时候，抛出该异常。
InstantiationException	当试图使用 Class 类中的 newInstance 方法创建一个类的实例，而指定的类对象因为是一个接口或是一个抽象类而无法实例化时，抛出该异常。
InterruptedException	一个线程被另一个线程中断，抛出该异常。
NoSuchFieldException	请求的变量不存在
NoSuchMethodException	请求的方法不存在

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1.4异常方法

下面的列表是 Throwable 类的主要方法:

序号	方法及说明
1	public String getMessage() 返回关于发生的异常的详细信息。这个消息在Throwable 类的构造函数中初始化了。
2	public Throwable getCause() 返回一个 Throwable 对象代表异常原因。
3	public String toString() 返回此 Throwable 的简短描述。
4	public void printStackTrace() 将此 Throwable 及其回溯打印到标准错误流。。
5	public StackTraceElement [] getStackTrace() 返回一个包含堆栈层次的数组。下标为0的元素代表栈顶，最后一个元素代表方法调用堆栈的栈底。
6	public Throwable fillInStackTrace() 用当前的调用栈层次填充Throwable 对象栈层次，添加到栈层次任何先前信息中。

1.5 捕获异常

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代码块中的代码称为保护代码，使用 try/catch 的语法如下：

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。

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1.6 多重捕获块

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{  

 // 程序代码

 }catch(异常类型1 异常的变量名1){

  // 程序代码

 }catch(异常类型2 异常的变量名2){ 

 // 程序代码

 }catch(异常类型3 异常的变量名3){  

// 程序代码 

}

上面的代码段包含了 3 个 catch块。

可以在 try 语句后面添加任意数量的 catch 块。

如果保护代码中发生异常，异常被抛给第一个 catch 块。

如果抛出异常的数据类型与 ExceptionType1 匹配，它在这里就会被捕获。

如果不匹配，它会被传递给第二个 catch 块。

如此，直到异常被捕获或者通过所有的 catch 块。

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1.7throws/throw 关键字：

如果一个方法没有捕获到一个检查性异常，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：

import java.io.*; 

public class className {  

public void deposit(double amount) throws RemoteException  {   

 			// Method implementation    

					throw new RemoteException(); 

					 } 

 //Remainder of class definition

 }

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。

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1.8finally关键字

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，语法如下：

try{  

  	// 程序代码 

}catch(异常类型1 异常的变量名1){  

		// 程序代码

}catch(异常类型2 异常的变量名2){  

		// 程序代码

 }finally{ 

 // 程序代码 

		}

注意下面事项：

• catch 不能独立于 try 存在。
• 在 try/catch 后面添加 finally 块并非强制性要求的。
• try 代码后不能既没 catch 块也没 finally 块。
• try, catch, finally 块之间不能添加任何代码。

1.9 try-with-resources

JDK7 之后，Java 新增的 try-with-resource 语法糖来打开资源，并且可以在语句执行完毕后确保每个资源都被自动关闭 。

JDK7 之前所有被打开的系统资源，比如流、文件或者 Socket 连接等，都需要被开发者手动关闭，否则将会造成资源泄露。

try (resource declaration) {
  // 使用的资源
} catch (ExceptionType e1) {
  // 异常块
}

2 错误与断言

assertion(断言)是 Java 1.4 引人的一个新特性,目的是辅助开发人员调试和测试,是在软件开发过程中一种比较常用的调试方法;不仅仅如此,使用 assertion可以在开发过程中证明程序的正确性,只是这种用法对系统的整体设计有很大的挑战,而且目前很少实用。 Java2在Java 1.4 的基础上新增了一个关键字:assert。在程序开发过程中使用它创建一个断言(assertion),其语法有如下两种形式。

1. assert condition:

这里的 condition 是一个必须为真(true)的表达式。如果表达式的结果为 true，那么断言为真,并且无任何行动;如果表达式为 false,则断言失败，抛出一个AssertionError对象这个AssertionError 继承于Error 对象，Error继承于Throwable。Error是和Exception并列的一个错误对象,通常用于表达系统级运行错误。

2. assert condition:expr;

这里的condition和上述一样，冒号后跟一个表达式，通常用于断言失败后的提示信息，即它是一个传到AssertionError构造函数的值。如果断言失败，该值被转化为对应的字符串，并显示出来。

断言在默认情况下是关闭的。要在编译时启用断言，需要使用source 1.4标记，即 javac source 1.4Test.java。在运行时启用断言，需要使用-ea参数。要在系统类中启用和

禁用断言 -esa 和 -dsa参数

3 声明自定义异常

在 Java 中你可以自定义异常。编写自己的异常类时需要记住下面的几点。

• 所有异常都必须是 Throwable 的子类。
• 如果希望写一个检查性异常类，则需要继承 Exception 类。
• 如果你想写一个运行时异常类，那么需要继承 RuntimeException 类。

可以像下面这样定义自己的异常类：

class MyException extends Exception{ }

只继承Exception 类来创建的异常类是检查性异常类。

下面的 InsufficientFundsException 类是用户定义的异常类，它继承自 Exception。

一个异常类和其它任何类一样，包含有变量和方法。

package com.chongba.exception;

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

//自定义异常类，继承Exception类
public class InsufficientFundsException extends Exception
{
    //此处的amount用来储存当出现异常（取出钱多于余额时）所缺乏的钱
    private double amount;
    public InsufficientFundsException(double amount)
    {
        this.amount = amount;
    }
    public double getAmount()
    {
        return amount;
    }
}

package com.chongba.exception;

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

//此类模拟银行账户
public class CheckingAccount
{
    //balance为余额，number为卡号
    private double balance;
    private int number;
    public CheckingAccount(int number)
    {
        this.number = number;
    }
    //方法：存钱
    public void deposit(double amount)
    {
        balance += amount;
    }
    //方法：取钱
    public void withdraw(double amount) throws
            InsufficientFundsException
    {
        if(amount <= balance)
        {
            balance -= amount;
        }
        else
        {
            double needs = amount - balance;
            throw new InsufficientFundsException(needs);
        }
    }
    //方法：返回余额
    public double getBalance()
    {
        return balance;
    }
    //方法：返回卡号
    public int getNumber()
    {
        return number;
    }

    public static void main(String [] args)
    {
        CheckingAccount c = new CheckingAccount(101);
        System.out.println("存入 $500...");
        c.deposit(500.00);
        try
        {
            System.out.println("\n取出 $100...");
            c.withdraw(100.00);
            System.out.println("\n取出 $600...");
            c.withdraw(600.00);
        }catch(InsufficientFundsException e)
        {
            System.out.println("不好意思,你的还差$"
                    + e.getAmount());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

小结

对于异常和错误情况的处理，统称
为异常处理。
所有的异常都有一个共同的祖先Throwable,它有两个重要的子类:Exception(异常和Error(错误),二者都是Java 异常处理的重要子类。
Java异常处理主要由5个关键字控制:

try.catch.throw、throws 和 finally.

(1)try的意思是试试它所包含的代码段中是否会发生异常。

(2)catch 表示当有异常时,抓住它,并进行相应的处理,使程序不受异常的影响而继续执行下去。

(3)throw在程序中明确引发异常。

(4)throws的作用是如果一个方法可以引发异常,而它本身并不处理该异常,那么它必须将该异常抛给调用它的方法。

(5)finally是指无论是否发生异常都要被执行的代码

assertion 在软件开发过程中是一种比较常用的调试方法。不仅如此，使用assertion 可以在开发过程中证明程序的正确性,这种用法对系统的整体设计有很大的挑战，目前很少投入使用。

Java 语言允许用户自定义异常类。自定义异常同样要用try-catch-finally捕获，但必须由用户自己抛出(thrownewMyException)。自定义异常类必须是Throwable的直接子类或间接子类。