Java 超詳細講解異常的處理

2022-04-02 13:01:52

1、異常的概念和體系結構

1.1異常的概念

Java中，在程式執行過程中發生的不正常行為稱為異常。比如之前一直遇到的：

（1）算數異常

System.out.prinntln(10/0);

（2）陣列越界異常

int[] arr={1,2,3};
System.out.println(arr[5]);

（3）空指標異常

int[] arr=null;
System.out.println(arr.length());

1.2異常的體系結構及分類

Throwable：是異常體系的頂尖層，派生出兩個鍾要的子類：而Error、Exception
Error：指的是Java虛擬機器器無法解決的嚴重問題
Exception：就是我們平常所說的異常。程式設計師可以以通過程式碼進行處理，使程式繼續執行。

【異常的分類】

執行時異常（受查異常）：RuntimeException下的所有異常為執行時異常
編譯時異常（非受查異常）：IOException、ClassNotFoundException、CloneNotSupportedException為編譯時異常

【注】編譯時出現的語法錯誤，不能稱之為異常。執行時指的是程式已經編譯通過得到class檔案了，再由JVM執行過程中出現的錯誤。

2、異常的處理

在Java中，例外處理主要的五個關鍵字：throw、try、catch、final、throws

2.1防禦式程式設計

（1）LBYL：look before you leap，在操作之前就做充足的檢查（事前防禦型）

boolean ret=false;
ret=登陸游戲();
if(!ret){
處理登陸游戲錯誤;
return;
}
ret=開始匹配();
if(!ret){
處理匹配錯誤;
return;
}
………………

缺陷：正常流程和錯誤處理程式碼混在一起，程式碼整體顯得比較混亂。

（2）EAFP：it is easier to ask forgiveness than permission,先操作，遇到問題再解決。（事後認錯型）

try{
登陸游戲();
開始匹配();
}catch(登陸游戲異常){
處理登陸游戲異常;
}catch(開始匹配異常){
處理匹配異常;
}

2.2異常地丟擲

在Java中，可以藉助throw關鍵字，丟擲自定義異常，將錯誤資訊告知給呼叫者。語法如下：

throw new XXXException("異常產生的原因");

【例】實現一個方法，獲取陣列中任意下標位置的元素

public static int getElement(int[] array, int index){
        if(null == array){
            throw new NullPointerException("傳遞的陣列為null");
        }
        if(index < 0 || index >= array.length){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("傳遞的陣列下標越界");
        }
        return array[index];
    }

【注】

throw必須寫在方法的內部
丟擲的物件必須是Exception或Exception的子類物件
如果丟擲的是編譯時異常，使用者必須處理，否則無法通過編譯
如果丟擲的是RuntimeException或其子類，可以不用處理，直接交給JVM來處理
異常一旦丟擲，後面的程式碼不會再執行

2.3異常的捕獲

異常的具體處理方式，主要有兩種：異常宣告throws和try-catch捕獲處理

printStackTrace()列印異常

（1）異常宣告throws

當前方法不處理異常，提醒方法的呼叫者處理異常。

語法格式：

修飾符返回值型別方法名(參數列) throws 異常型別1，異常型別2...{}

【例】載入指定的組態檔

public class Config {
        File file;
        /*
        FileNotFoundException : 編譯時異常，表明檔案不存在
        此處不處理，也沒有能力處理，應該將錯誤資訊報告給呼叫者，讓呼叫者檢查檔案名字是否給錯誤了
        */
        public void OpenConfig(String filename) throws FileNotFoundException {
            if(filename.equals("config.ini")){
                throw new FileNotFoundException("組態檔名字不對");
            }
        // 開啟檔案
        }

【注】

throws必須跟在參數列的後面。
聲名的異常必須是Exception或Exception的子類。
方法的內部如果丟擲多個異常，throws後面必須跟多個異常型別，用逗號隔開。如果丟擲的異常之間有父子關係，直接宣告父類別異常即可。
呼叫宣告丟擲異常的方法時，呼叫者必須對異常進行處理，或者繼續使用throws。

（2）try-catch捕獲並處理

throws並沒有對異常真正處理，而是將異常報告給異常方法的呼叫者。如果真正要對異常進行處理，需要try-catch。

【語法如下】

try{
    // 將可能出現異常的程式碼放在這裡
}catch(要捕獲的異常型別 e){
    // 如果try中的程式碼丟擲異常了，此處catch捕獲時異常型別與try中丟擲的異常型別一致時，或者是try中丟擲異常的父類別時，就會被捕獲到
    // 對異常就可以正常處理，處理完成後，跳出try-catch結構，繼續執行後序程式碼
}【catch(異常型別 e){
    // 對異常進行處理
}finally{
    // 此處程式碼一定會被執行到
}】
// 後序程式碼
// 當異常被捕獲到時，異常就被處理了，這裡的後序程式碼一定會執行
// 如果捕獲了，由於捕獲時型別不對，那就沒有捕獲到，這裡的程式碼就不會被執行

注意：
1. 【】中表示可選項，可以新增，也可以不用新增
2. try中的程式碼可能會丟擲異常，也可能不會

【注意】

try塊中丟擲異常位置後的程式碼不會被執行
如果丟擲異常型別與catch型別不匹配，即異常不會被成功捕獲，則需要JVM來處理異常------異常是按照型別來捕獲的。
rey中可能會丟擲多個不同的異常物件，必須用多個catch來捕獲。
如果異常之間有父子類關係，必須子類異常在前catch，父類別異常在後catch，否則語法錯誤。
可以通過一個catch來捕獲多個異常（不推薦）。

由於Exception類是所有異常的子類，因此可以用這個型別來捕捉所有異常。catch進行型別匹配時，不光會匹配相同型別的異常物件，也會捕捉目標異常型別的子類物件。

（3）finally

在寫程式時，有些特定的程式碼，無論程式是否發生異常，都需要執行，比如程式正常開啟的資源，有時候必須對資源進行回收。另外，異常會引發程式的跳轉，可能導致有些語句執行不到，此時需要finally來解決這個問題。

【語法格式】

try{
// 可能會發生異常的程式碼
}catch(異常型別 e){
// 對捕獲到的異常進行處理
}finally{
// 此處的語句無論是否發生異常，都會被執行到
}
// 如果沒有丟擲異常，或者異常被捕獲處理了，這裡的程式碼也會執行

【問題】既然finally和try-catch-finally後的程式碼都會被執行，那為什麼還要有finally呢？

當catch沒有捕獲到異常時，此時需要JVM來捕獲異常，程式可能不能正常執行，finally後面的程式碼就不會被執行。而finally中的程式碼一定會被執行。

【注】finally中的程式碼一定會被執行，一般在其中進行資源清理的掃尾工作。

如下程式碼：

public static int func(){
   try{
      return 10;
   }finally{
      return 20;
   }
}
//此時返回20；

finally執行的時機是方法返回之前（try或者catch中如果有return會在return之前執行finally）。但是如果finally中也存在return語句，那麼就會執行finally中的return，從而不會執行到try中原有的return。

2.4異常的處理流程

關於“呼叫棧”：

方法之間存在相互呼叫的關係，可以用“呼叫棧”來描述。在JVM中有一塊記憶體空間稱之為：“虛擬機器器棧”專門儲存方法之間的呼叫關係。當程式碼中出現異常的時候，我們就可以使用e.printStackTrace();的方法檢視出現異常程式碼的呼叫棧。

如果本方法中沒有合適的處理異常的方法，就會沿著呼叫棧向上傳遞，如果一直向上傳遞都沒有找到合適的方法，最終會交給JVM來處理，程式就會異常終止。

【程式例外處理的流程】

程式先執行try中的程式碼
如果try中的程式碼出現異常，就會結束try，在catch中進行異常匹配
如果找到匹配的異常型別，就會執行catch中的程式碼
如果沒有找到，就會將異常向上傳遞到上層呼叫者
無論是否找到匹配的異常型別，finally中的程式碼都會執行（在該方法結束之前執行）
如果上層呼叫者也不能處理異常，就繼續向上傳遞
一直到main方法也沒有合適的程式碼處理異常，就會交給JVM來處理，此時程式異常終止。

3、自定義異常類

具體方法：

自定義異常類，然後繼承自Exception或者RunTimeException。
實現一個帶有String型別引數的構造方法。

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

【注】

自定義異常通常會繼承自Exception或者RunTimeException。
繼承自Exception的異常預設為受查異常。
繼承自RunTimeException的異常預設為非受查異常。

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