Java笔记 - 异常机制

JAVA异常机制是Java提供的用于处理程序在运行期可能出现的异常事件（如数组下标越界、文件不存在等）的一种机制，使程序不会因为 异常的发生 而 阻断或产生不可预见的结果 。而且还可以将逻辑代码与错误处理代码分开，使程序员无需考虑较复杂的例外情况。

一、异常继承架构

JDK 中定义了很多异常类，这些类对应了各种各样可能出现的异常事件，所有异常对象都是派生于Throwable类的一个实例。如果内置的异常类不能够满足需要，还可以创建自己的异常类。Throwable类分为 Error错误 和 Exception异常。Error是由Java运行时系统内部错误和资源耗尽错误，这类错误是我们无法处理的。包括设备错误、动态链接失败、虚拟机错误等。

Exception是所有异常类的父类，其子类对应各种各样肯出现的异常事件，包括 RuntimeException异常 、 非RuntimeException异常 和 自定义异常，Exception异常一般需要程序员显示的声明或捕获。

1、运行时异常

RuntimeException是运行时异常，这类错误通常是由编程错误引起的，产生比较频繁，如果显式的声明或捕获将会对程序可读性和运行效率影响很大。因此由系统自动检测并将它们交给缺省的异常处理程序，此类异常可以不捕获。如：ArithmeticException、NUllPointException、ClassCastException、ArrayIndexOutOfBoundsException、NumberFormatException等。

  1 //当被除数为0时，引起ArithmeticException
  2 int a = 1/0;
  3
  4 //访问null对象的成员变量或方法时，NullPointerException
  5 Integer b = null;
  6 b.toString();
  7
  8 //访问的元素下标超过数组长度,ArrayIndexOutOfBoundsException
  9 int [] c = {1,2,3};
 10 System.out.println(c[4]);
 11
 12 //数字格式异常,NumberFormatException
 13 Integer d = new Integer("123e");
 14
 15 //类型转换错误，ClassCastException
 16 //可以用instanceof 运算符判断对象是否是特定类的一个实例
 17 Thread e = (Thread)new Object();

2、非运行时异常

非RuntimeException异常也是运行时异常，但必须捕获，否则会引起编译错误。如IOException、ClassNotFoundException、InterruptException等。

3、自定义异常

在程序中。可能会遇到标准异常类都没有充分的描述清楚的问题，这种情况下可以自定义异常类。定义的类应该包括两个构造器，一个是默认构造器，一个是带有详细信息的构造器。自定义异常的生成步骤如下：

① 继承 Exception类 、 RuntimeException类 或其子类并定义相关的异常事件信息属性以及方法。

② 在方法适当的位置生成自定义异常的实例，并用throw语句抛出

③ 在方法的声明部分用throws语句声明该方法可能抛出的异常。

  1 //自定义非RuntimeException
  2 class MyException extends Exception{
  3 	private int msg;//出错信息
  4 	private int num;//自定义编号
  5
  6 	public MyException() {
  7 		super();
  8 	}
  9 	public MyException(String msg,int num) {
 10 		super(msg);
 11 		this.num = num;
 12 	}
 13
 14 	public int getNum() {
 15 		return num;
 16 	}
 17 }

二、异常的捕获与处理

Java采用面向对象的方式处理异常，处理有 捕获catch 与 抛出throw 两种方式。程序在执行过程中若出现异常事件，将异常事件的信息封装成异常类对象，并抛出throw给java运行时系统。JRE会终止当前程序正常的执行流程，根据获取异常对象的类型（或父类异常类型）去执行处理这一异常的相应捕获catch代码段。

若没有找到，则JRE会沿着函数被调用的顺序往前抛出异常，直至找到符合该异常类型的catch语句，给若都没有找到，JVM会默认打印出异常的堆栈信息。

1、try catch语句

（1）语法格式

try代码段可能产生一种或几种类型的异常对象，每一个try语句具有一个或多个catch语句，每一个catch语句提供一种异常类型的处理方法。当异常处理的代码执行完后，是不会回到try语句去执行尚未执行的代码。

  1 try {
  2     //可能抛出异常(例外）的代码
  3 }catch（SomeException e1）{
  4     //异常e1的处理方法
  5 }catch（SomeException e1）{
  6     //异常e2的处理方法
  7 }finally{
  8     //关闭资源
  9 }

（2）catch异常类型

如果异常类之间有继承关系， try语句块中，父类异常的捕获语句不可以写在子类异常捕获语句的前面，否则会引起编译错误。另外，建议为不同类型的异常都作出相应处理，而不是只声明大类异常。

  1 FileInputStream in = null;
  2
  3 try {
  4 	in = new FileInputStream("file.txt");
  5 	int b = in.read();                    //可能发生FileNotFoundException
  6 	 while (b != -1) {
  7 		 System.out.print((char) b);
  8 	 	 b = in.read();
  9 	 }
 10 } catch (FileNotFoundException e) {       //子类异常
 11 	  System.out.println(e.getMessage());
 12
 13 } catch (IOException e) {                 //父类异常
 14 	e.printStackTrace();
 15 } finally {                               //关闭打开的资源
 16 	try {
 17 		if(in != null )  in.close();  //防止出现NullPointerException
 18 	 } catch (IOException e) {
 19 		e.printStackTrace();
 20 	}
 21   }

（3）异常事件信息

异常对象中封装了异常事件发生的信息，可以使用异常对象的构造器设定异常出错信息，并在catch语句中使用异常对象的方法获取这些信息，如：

  1 //这些方法均继承Throwable类
  2 toString()方法：显示异常类名和产生异常的原因
  3 getMessage()方法：只显示产生异常的原因，但不显示类名
  4 printStackTrace()方法：用来跟踪异常事件发生时执行堆栈的内容

并提供捕获

2、throw与throws语句

（1）异常声明throws语句

若一个方法可能抛出多个非RuntimeException异常，不一定非要立即使用catch语句进行处理，对于目前无法处理的异常，还可以在方法的首部声明该方法可能抛出的所有的异常（声明其父类亦可），将异常交于调用它的方法处理，声明的异常之间使用逗号隔开。

  1 	public static void f()throws IOException,Exception{
  2 		int a = 2/0;             //运行时异常,可以不throws声明
  3 		throw new IOException(); //非运行期异常，必须throws声明
  4 	}

（2）手动抛出异常throw语句

Java异常对象除了程序执行过程中出现异常时由系统自动生成抛出，也可以手动创建并throw抛出Exception异常，或 自定义异常。

  1 	public static void f(){
  2 			try {
  3 				throw new IOException("出现IO异常");
  4 			} catch (IOException e) {
  5 				// TODO Auto-generated catch block
  6 				e.printStackTrace();
  7 			}
  8 	}

在捕获一个异常前，必须有一段代码先生成异常对象并抛出，这个过程我们可以手动做，也可以由JRE来实现，但是他们调用的都是throw子句。

（3）方法重写中声明异常原则

重写方法需要抛出 与原方法异常类型一致  或  不抛出异常 。

3、使用异常机制的建议

①  只在异常的情况下使用异常机制，要避免使用异常机制代替错误处理、简单的测试程序等，这样会降低程序的清晰性，并且效率低下。

② 不要进行小粒度的异常处理，应该讲整块可能出现异常的语句都放在同一个try代码块中。

③ 异常往往在高层处理，不建议在底层处理异常

三、异常与资源处理

1、finally语句

finally语句为异常处理提供了统一的出口，无论try代码段是否有异常发生，finally代码段都会执行。finally语句可以在控制流程在转到程序其他部分之前，对程序的状态作统一的管理，如进行关闭打开的文件、删除临时文件、释放数据库连接等资源清除工作。

2、自动关闭资源

3、AutoCloseable接