第10章异常-Exception

第10章异常-Exception

10.1看个实际的问题和一段代码

 运行下面的代码，看看有什么问题->引出异常和异常处理机制Exception01.java
 public static void main(String[]  args){
     int num1 = 10;
     int num2 = 0;
     int res = num1 / num2;
     System.out.println("程序继续运行....");
 }

10.2解决方案-异常捕获

对异常进行捕获，保证程序可以继续运行.

package com.ming.exception;

/**
 * @author 明
 * @version 1.0
 */
public class Exception01 {
    public static void main(String[] args) {
        //1. num1 / num2 => 10 / 0
        //2. 当执行到 num1 / num2 因为 num2 = 0, 程序就会出现(抛出)异常 ArithmeticException
        //3. 当抛出异常后，程序就退出，崩溃了 , 下面的代码就不在执行
        //4. 大家想想这样的程序好吗? 不好，不应该出现了一个不算致命的问题，就导致整个系统崩溃
        //5. java 设计者，提供了一个叫 异常处理机制来解决该问题
//        int res = num1 / num2;
        //如果程序员，认为一段代码可能出现异常/问题，可以使用try-catch异常处理机制来解决
        //从而保证程序的健壮性
        //将该代码块->选中->快捷键 ctrl + alt + t -> 选中 try-catch
        //6. 如果进行异常处理，那么即使出现了异常，程序可以继续执行
        int num1 = 10;
        int num2 = 0;
        int res = 0;
        try {
            res = num1 / num2;
        } catch (Exception e) {
            //e.printStackTrace();
            System.out.println("出现异常的原因=" + e.getMessage());//输出异常信息
        }
        System.out.println("程序继续运行....");
    }
}

10.3 异常介绍

● 基本概念

Java语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为“异常”。(开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常)

● 执行过程中所发生的异常事件可分为两大类

1. Error(错误): Java虚拟机无法解决的严重问题。如: JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。比如: StackOverflowError[栈溢出]和OOM(out of memory), Error 是严重错误，程序会崩溃。

2. Exception: 其它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，试图读取不存在的文件，网络连接中断等等，Exception 分为两大类: 运行时异常[程序运行时，发生的异常]和编译时异常[编程时，编译器检查出的异常]。

10.4 异常体系图一览

10.4.1 异常体系图

10.4.2 异常体系图的小结

1. 异常分为两大类，运行时异常和编译时异常.
2. 运行时异常，编译器检查不出来。一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该避免其出现的异常。java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常
3. 对于运行时异常，可以不作处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响
4. 编译时异常，是编译器要求必须处置的异常。

10.5 常见的运行时异常

10.5.1 常见的运行时异常包括

1. NullPointerException 空指针异常
2. ArithmeticException 数学运算异常
3. ArrayIndexOutOfBoundsException 数组下标越界异常
4. ClassCastException 类型转换异常
5. NumberFormatException 数字格式不正确异常[]

10.5.2 常见的运行时异常举例

1. NullPointerException 空指针异常 NullPointerException_.java
   
   当应用程序试图在需要对象的地方使用 null 时，抛出该异常,看案例演示。

public class NullPointerException_ {
    public static void main(String[] args) {

        String name = null;
        System.out.println(name.length());
    }
}

1. ArithmeticException数学运算异常ArithmeticException_.java
   
   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,案例演示

public class ArithmeticException {
    public static void main(String[] args) {
    	int a = 10;
    	int b = 0;
		int num =a / b;        //抛出ArithmeticException
        System.out.println(num);
    }
}

1. ArrayIndexOutOfBoundsException数组下标越界异常
   
   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

public class ArrayIndexOutOfBoundsException_ {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1,2,4};
        for (int i = 0; i <= arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

1. ClassCastException类型转换异常
   
   当试图将对象强制转换为不是实例的子类时，抛出该异常。例如，以下代码将生成一个ClassCastException

public class ClassCastException_ {
    public static void main(String[] args) {
        A b = new B(); //向上转型
        B b2 = (B)b;//向下转型，这里是OK
        C c2 = (C)b;//这里抛出ClassCastException
    }
}
class A {}
class B extends A {}
class C extends A {}

1. NumberFormatException数字格式不正确异常

public class NumberFormatException_ {
    public static void main(String[] args) {
        String name = "sky";
        //将String 转成 int
        int num = Integer.parseInt(name);//抛出NumberFormatException
        System.out.println(num);//1234
    }
}

10.6编译异常

10.6.1 介绍

编译异常是指在编译期间，就必须处理的异常，否则代码不能通过编译。

10.6.2 常见的编译异常

• SQLException //操作数据库时，查询表可能发生异常
• IOException //操作文件时，发生的异常
• FileNotFoundException //当操作一个不存在的文件时，发生异常
• ClassNotFoundException //加载类，而该类不存在时，异常
• EOFException // 操作文件，到文件末尾，发生异常
• IllegalArguementException //参数异常

10.6.3 案例说明

因为我们还没有学习SQL，文件编程等等，这里我们先举一个(FileNotFoundException)案例来说明，其它异常使用方式类似，演示：

代码

public class Exception02 {
    public static void main(String[] args) {

        try {
            FileInputStream fis;
            fis = new FileInputStream("d:\\aa.jpg");
            int len;
            while ((len = fis.read()) != -1) {
                System.out.println(len);
            }
            fis.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

10.7 异常课堂练习

看看下面代码是否正确，为什么？ 课堂练习 4 个题 4min

String friends[]={"tom","jack","milan"};
for(int i=0;i<4;i++) {
     System.out.println(friends[i]);
}
//出现ArrayIndexOutOfBoundsException

Cat c=new Cat();
cat=null;
System.out.println(cat.name);
//出现NullPointerException

public class AAA{
 int x;//默认 0
 public static void main(String[] args) {
 int y;
 AAA a=new AAA();
 y=3/a.x; //==> 3 / 0
 System.out.println(“program ends ok!”);
 }
}//ArithmeticException

class Person {
     public static void main(String[] args)
         Object obj = new Date();
         Person person;
         person = (Person)obj;
         System.out.println(person);
     }
} //出现ClassCastException

10.8 异常处理

10.8.1 基本介绍

异常处理就是当异常发生时，对异常处理的方式。

10.8.2 异常处理的方式

1. try-catch-finally
   
   程序员在代码中捕获发生的异常，自行处理
2. throws
   
   将发生的异常抛出，交给调用者(方法)来处理，最顶级的处理者就是JVM

10.8.3 示意图

try-catch-finally 处理机制示意图

try {
    // 代码/可能有异常
} catch(Exception e) {
    // 捕获到异常
    // 1.当异常发生时
    // 2.系统将异常封装成Exception 对象 e，传递给catch
    // 3.得到异常对象后，程序员，自己处理
    // 4.注意，如果没有发生异常 catch代码块不执行
} finally{
    // 1.不管try代码块是否有异常发生，始终要执行finally
    // 2.所以，通常将释放资源的代码，放在finally
}

throws 处理机制图

1. try-catch-finally 和 throws 二选一
2. 如果程序员，没有显示是处理异常，默认 throws

graph TD
A[JVM<br/>//处理异常<br/>//1.输出异常信息<br/>//2.退出程序]
B[main<br/>//try-catch-fin]
C[f1方法<br/>//t-c-f]
D[f2方法<br/>抛出异常]

D -->|throws| C
C -->|throws| B
B -->|throws| A

10.9 try-catch 异常处理

10.9.1 try-catch 方式处理异常说明 TryCatch01.java

1. Java提供try和catch块来处理异常。try块用于包含可能出错的代码，catch块用于处理try块中发生的异常。可以根据需要在程序中有多个try...catch块。
2. 基本语法

try {
    // 可疑代码
    // 将异常生成对应的异常对象，传递给catch块
} catch(异常) {
    // 对异常的处理
}
// 如果没有finally，语法是可以通过

10.9.2 try-catch 方式处理异常-快速入门

public static void main(String[] args) {
	int num1=10;
 	int num2=0;
 	try{
         int res = num1 / num2;
     }catch(Exception  e){
         System.out.println(e.getMessage());
     }
 }

10.9.3 try-catch 方式处理异常-注意事项 TryCatchDetail.java

1. 如果异常发生了，则异常发生后面的代码不会执行，直接进入到catch块。
2. 如果异常没有发生，则顺序执行try的代码块，不会进入到catch。
3. 如果希望不管是否发生异常，都执行某段代码（比如关闭连接，释放资源等）则使用如下代码- finally {}

try{
    //可疑代码
}catch(异常){
    //...
}finally{
    //释放资源等..
}

try {
    int a = Integer.parseInt(str);
    System.out.println("数字：" + a);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    System.out.println("不管是否发生异常，始终执行的代码~");
}

代码

public class TryCatchDetail {
    public static void main(String[] args) {

        //ctrl + atl + t
        //解读
        //1. 如果异常发生了，则异常发生后面的代码不会执行，直接进入到catch块
        //2. 如果异常没有发生，则顺序执行try的代码块，不会进入到catch
        //3. 如果希望不管是否发生异常，都执行某段代码(比如关闭连接，释放资源等)则使用如下代码- finally
        try {
            String str = "ming";
            int a = Integer.parseInt(str);
            System.out.println("数字：" + a);
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("异常信息=" + e.getMessage());
        } finally {
            System.out.println("finally代码块被执行...");
        }

        System.out.println("程序继续...");

    }
}

1. 可以有多个catch语句，捕获不同的异常（进行不同的业务处理），要求父类异常在后，子类异常在前，比如（Exception 在后，NullPointerException 在前），如果发生异常，只会匹配一个catch，案例演示
   
   代码

public class TryCatchDetail02 {
    public static void main(String[] args) {

        //解读
        //1.如果try代码块有可能有多个异常
        //2.可以使用多个catch 分别捕获不同的异常，相应处理
        //3.要求子类异常写在前面，父类异常写在后面
        try {
            Person person = new Person();
            //person = null;
            System.out.println(person.getName());//NullPointerException
            int n1 = 10;
            int n2 = 0;
            int res = n1 / n2;//ArithmeticException
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("空指针异常=" + e.getMessage());
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("算术异常=" + e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        } finally {
        }

    }
}

class Person {
    private String name = "jack";

    public String getName() {
        return name;
    }
}

1. 可以进行 try-finally 配合使用，这种用法相当于没有捕获异常，因此程序会直接崩掉/退出。应用场景，就是执行一段代码，不管是否发生异常，都必须执行某个业务逻辑

public class TryCatchDetail03 {
    public static void main(String[] args) {

        /*
        可以进行 try-finally 配合使用, 这种用法相当于没有捕获异常，
        因此程序会直接崩掉/退出。应用场景，就是执行一段代码，不管是否发生异常，
        都必须执行某个业务逻辑
         */
        try{
            int n1 = 10;
            int n2 = 0;
            System.out.println(n1 / n2);
        }finally {
            System.out.println("执行了finally..");
        }
        System.out.println("程序继续执行..");

    }

}

10.9.4 异常处理课堂练习

1) 题 1 TryCatchExercise01.java

public class Exception01 {
    public static int method() {
        try {
            String[] names = new String[3];//String[]数组
            if (names[1].equals("tom")) { //NullPointerException
                System.out.println(names[1]);
            } else {
                names[3] = "hspedu";
            }
            return 1;
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            return 2;
        } catch (NullPointerException e) { //捕获
            return 3;
        } finally { //必须执行
            return 4; //返回4
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(method()); //4
    }
}
//输出什么？

题1解析与答案

• 代码分析：
  
  在try块中，names[1].equals("tom")会触发NullPointerException（因为数组元素未初始化，为null）。
  
  异常被catch (NullPointerException e)捕获，准备返回3，但finally块一定会执行，最终返回finally中的4。
• 答案：4

2) 题 2TryCatchExercise02.java

public class Exception02 {
    public static int method() {
        int i = 1;
        try {
            i++; //i = 2
            String[] names = new String[3];
            if (names[1].equals("tom")) { //空指针
                System.out.println(names[1]);
            } else {
                names[3] = "hspedu";
            }
            return 1;
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            return 2;
        } catch (NullPointerException e) {
            return ++i; //i = 3
        } finally { //必须执行
            return ++i; //i = 4
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(method()); //输出4
    }
}
//练习2 返回

题2解析与答案

• 代码分析：
  
  try块中names[1].equals("tom")触发NullPointerException，进入对应catch块，i先自增为3（准备返回3）。
  
  执行finally块，i再次自增为4，最终返回finally中的4。
• 答案：4

3) 题 3TryCatchExercise03.java

public class ExceptionExe01 {
    public static int method() {
        int i = 1;//i = 1
        try {
            i++;//i=2
            String[] names = new String[3];
            if (names[1].equals("tom")) {//空指针
                System.out.println(names[1]);
            } else {
                names[3] = "hspedu";
            }
            return 1;
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            return 2;
        } catch (NullPointerException e) {
            return ++i; //i = 3 => 保存临时变量 temp = 3;
        } finally {
            ++i; //i = 4
            System.out.println("i=" + i);//i = 4
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(method());// 3
    }
}
//练习3  i=4, 3

题3解析与答案

• 代码分析：
  
  try块中触发NullPointerException，进入对应catch块，i自增为3（临时保存返回值3）。
  
  执行finally块，i自增为4并打印i=4，但finally块没有返回语句，最终返回catch块中保存的临时值3。
• 答案：先打印i=4，再输出3

10.9.5 try-catch-finally 执行顺序小结

1. 如果没有出现异常，则执行try块中所有语句，不执行catch块中语句，如果有finally，最后还需要执行finally里面的语句
2. 如果出现异常，则try块中异常发生后，try块剩下的语句不再执行。将执行catch块中的语句，如果有finally，最后还需要执行finally里面的语句！

10.9.6 课后练习题: TryCatchExercise04.java

如果用户输入的不是一个整数，就提示他反复输入，直到输入一个整数为止

public class TryCatchExercise04 {
    public static void main(String[] args) {

        //如果用户输入的不是一个整数，就提示他反复输入，直到输入一个整数为止
        //思路
        //1. 创建Scanner对象
        //2. 使用无限循环，去接收一个输入
        //3. 然后将该输入的值，转成一个int
        //4. 如果在转换时，抛出异常，说明输入的内容不是一个可以转成int的内容
        //5. 如果没有抛出异常，则break 该循环
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int num = 0;
        String inputStr = "";
        while (true) {

            System.out.println("请输入一个整数:"); //
            inputStr = scanner.next();
            try {
                num = Integer.parseInt(inputStr); //这里是可能抛出异常
                break;
            } catch (NumberFormatException e) {
                System.out.println("你输入的不是一个整数:");
            }
        }

        System.out.println("你输入的值是=" + num);
    }
}

10.10 throws 异常处理

10.10.1 基本介绍

1. 如果一个方法(中的语句执行时)可能生成某种异常，但是并不能确定如何处理这种异常，则此方法应显示地声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理，而由该方法的调用者负责处理。
2. 在方法声明中用throws语句可以声明抛出异常的列表，throws后面的异常类型可以是方法中产生的异常类型，也可以是它的父类。

10.10.2 快速入门案例

演示，初步体会一把. Throws01.java

public static void readFile(String file) throws FileNotFoundException {
    // ......
    // 读文件的操作可能产生FileNotFoundException类型的异常
    FileInputStream fis = new FileInputStream("d:/aa.txt");
    // .........
}

10.10.3 注意事项和使用细节 ThrowsDetail.java

1. 对于编译异常，程序中必须处理，比如 try-catch 或者 throws
2. 对于运行时异常，程序中如果没有处理，默认就是 throws 的方式处理[举例]
3. 子类重写父类的方法时，对抛出异常的规定:子类重写的方法，所抛出的异常类型要么和父类抛出的异常一致，要么为父类抛出的异常的类型的子类型[举例]
4. 在 throws 过程中，如果有方法 try-catch，就相当于处理异常，就可以不必 throws

public class ThrowsDetail {
    public static void main(String[] args) {
        f2();
    }

    public static void f2() /*throws ArithmeticException*/ {
        //1.对于编译异常，程序中必须处理，比如 try-catch 或者 throws
        //2.对于运行时异常，程序中如果没有处理，默认就是throws的方式处理

        int n1 = 10;
        int n2 = 0;
        double res = n1 / n2;
    }

    public static void f1() throws FileNotFoundException {
        //这里大家思考问题 调用f3() 报错
        //解读
        //1. 因为f3() 方法抛出的是一个编译异常
        //2. 即这时，就要f1() 必须处理这个编译异常
        //3. 在f1() 中，要么 try-catch-finally ,或者继续throws 这个编译异常
        f3(); // 抛出异常
    }
    public static void f3() throws FileNotFoundException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("d://aa.txt");
    }

    public static void f4() {
        //解读:
        //1. 在f4()中调用方法f5() 是OK
        //2. 原因是f5() 抛出的是运行异常
        //3. 而java中，并不要求程序员显示处理,因为有默认处理机制
        f5();
    }
    public static void f5() throws ArithmeticException {

    }
}

10.11 自定义异常

10.11.1 基本概念

当程序中出现了某些“错误”，但该错误信息并没有在Throwable子类中描述处理，这个时候可以自己设计异常类，用于描述该错误信息。

10.11.2 自定义异常的步骤

1. 定义类：自定义异常类名（程序员自己写），继承Exception或RuntimeException
2. 如果继承Exception，属于编译异常
3. 如果继承RuntimeException，属于运行异常（一般来说，继承RuntimeException）

10.11.3 自定义异常的应用实例 CustomException.java

当我们接收Person对象年龄时，要求范围在 18 - 120 之间，否则抛出一个自定义异常（要求 继承RuntimeException），并给出提示信息。

public class CustomException {
    public static void main(String[] args) /*throws AgeException*/ {

        int age = 180;
        //要求范围在 18 – 120 之间，否则抛出一个自定义异常
        if(!(age >= 18 && age <= 120)) {
            //这里我们可以通过构造器，设置信息
            throw new AgeException("年龄需要在 18~120之间");
        }
        System.out.println("你的年龄范围正确.");
    }
}
//自定义一个异常
//解读
//1. 一般情况下，我们自定义异常是继承 RuntimeException
//2. 即把自定义异常做成 运行时异常，好处时，我们可以使用默认的处理机制
//3. 即比较方便
class AgeException extends RuntimeException {
    public AgeException(String message) {//构造器
        super(message);
    }
}

10.12 throw 和 throws 的区别

10.12.1 一览表

	意义	位置	后面跟的东西
throws	异常处理的一种方式	方法声明处	异常类型
throw	手动生成异常对象的关键字	方法体中	异常对象

10.12.2 测试题-下面的测试输出什么 ThrowException.java2mi

public class ThrowException {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            ReturnExceptionDemo.methodA();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        ReturnExceptionDemo.methodB();

    }
}

class ReturnExceptionDemo {
    static void methodA() {
        try {
            System.out.println("进入方法A");
            throw new RuntimeException("制造异常");
        } finally {
            System.out.println("用A方法的finally");
        }
    }

    static void methodB() {
        try {
            System.out.println("进入方法B");
            return;
        } finally {
            System.out.println("调用B方法的finally");
        }
    }
}
/*
输出结果
进入方法A
用A方法的finally
制造异常
进入方法B
调用B方法的finally
*/