Java 面向对象（十三）

异常

什么是异常

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

在Java等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。

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。

异常体系

异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。

Throwable体系：

• Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
• Exception:表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。好比感冒。

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。

• public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。

异常分类

我们平常说的异常就是指Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。

异常(Exception)的分类：根据在编译时期还是运行时期去检查异常?

• 编译时期异常：checked异常。在编译时期，就会检查，如果没有处理异常，则编译失败。(如日期格式化异常)
• 运行时期异常：runtime异常。在运行时期，检查异常，在编译时期，运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)

异常的产生过程解析

先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 34, 12, 67 };
    int num = arr[4];
    System.out.println("num=" + num);
    System.out.println("over");
}

运行至 int num = arr[4]; 时，由于没有找到4索引，导致运行时发生了异常，这个异常JVM认识。这个异常 Java本身有描述，描述内容包括异常的名称、异常的内容、异常的产生位置，Java将这些信息直接封装到异常对象中 new ArrayIndexOutOfBoundsException(4); main() 方法接收到了数组索引越界异常对象，由于main() 方法并没有进行处理异常，main() 方法就会继续把异常抛给调用者JVM，当JVM接收到异常后，将异常对象中的名称、异常内容、位置都显示在控制台上，同时让程序立刻终止 。

异常的处理

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

（1）抛出异常 throw

在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如，在定义方法时，方法需要接受参数。那么，当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，传递合法的数据进来。（就比如 setAge(int age) 方法，传一个正数才合法）这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。

在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。那么，抛出一个异常具体如何操作呢？

1、 创建一个异常对象。封装一些提示信息（信息可以自己编写）。

2、 需要将这个异常对象告知给调用者。通过关键字throw就可以将这个异常对象传递到调用者处。

throw 用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。

使用格式：

throw new 异常类名(参数);

例如：

throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");

学习完抛出异常的格式后，我们通过下面程序演示下throw的使用。

public class ThrowDemo {
    public static void main(String[] args) {
		// 创建一个数组
		int[] arr = { 2, 4, 52, 2 };
		// 根据索引找对应的元素
		int element = getElement(arr, 4);

		System.out.println(element);
		System.out.println("over");
	}

	/*
	 * 根据 索引找到数组中对应的元素
	 */
	public static int getElement(int[] arr, int index) {
		// 判断 索引是否越界
		if (index < 0 || index > arr.length - 1) {
			/*
			 * 判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。 这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
			 */
			throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们，角标越界了~~~");
		}
		int element = arr[index];
		return element;
	}
}

注意：如果产生了问题，我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出，也就是将问题返回给该方法的调用者。

那么对于调用者来说，该怎么处理呢？一种是进行捕获处理，另一种就是继续讲问题声明出去，使用throws声明处理。

（2）声明异常 throws

声明异常：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理，那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。

关键字throws运用于方法声明之上，用于表示当前方法不处理异常，而是提醒该方法的调用者来处理异常（抛出异常）。

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…{   }

声明异常的代码演示：

public class ThrowsDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        read("ab.txt");
    }

    // 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
            // 假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。

public class ThrowsDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
		read("b.txt");
	}

	public static void read(String path) throws FileNotFoundException, IOException {
		if (!path.equals("a.txt")) {// 如果不是 a.txt这个文件
			// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
			throw new FileNotFoundException("文件不存在");
		}
		if (!path.equals("b.txt")) {
			throw new IOException();
		}
	}
}

throw 和 throws 的区别：

throw ：用在方法体内，后面跟的是异常对象名称；只能抛出一个异常对象。

throws ：用在方法声明后面，后面跟的是异常类名；可以跟多个异常类名，中间使用逗号隔开；抛出异常有方法调用者来处理。

（3）捕获异常 try…catch

如果异常出现的话，会立刻终止程序，所以我们得处理异常：

1、该方法不处理，而是声明抛出，由该方法的调用者来处理（throws）。

2、在方法中使用 try-catch 的语句块来处理异常。

try-catch 的方式就是捕获异常。

• 捕获异常：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理。

捕获异常语法如下：

try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型  e){
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

try：该代码块中编写可能产生异常的代码。

catch：用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。

注意：try和catch都不能单独使用，必须连用。

演示如下：

public class TryCatchDemo {
    public static void main(String[] args) {
		try {// 当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
			read("b.txt");
		} catch (FileNotFoundException e) {
			// try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型
			System.out.println(e);
		}
		System.out.println("over");
	}

	/*
	 * 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
	 */
	public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
		if (!path.equals("a.txt")) {// 如果不是 a.txt这个文件
			// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
			throw new FileNotFoundException("文件不存在");
		}
	}
}

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 String toString()：获取异常的类型和异常描述信息（不用）。

• 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、异常的原因和异常出现的位置，在开发和调试阶段，都得使用printStackTrace

（4）finally 代码块

finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。

当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法，此时finally才不会执行，否则finally永远会执行。

当我们在try语句块中打开了一些物理资源（磁盘文件/网络连接/数据库连接等），我们都得在使用完之后，最终关闭打开的资源。

finally的语法:

try...catch....finally：自身需要处理异常，最终还得关闭资源。

注意：finally不能单独使用。

比如在我们之后学习的IO流中，当打开了一个关联文件的资源，最后程序不管结果如何，都需要把这个资源关闭掉。

finally代码参考如下：

public class TryCatchDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
		try {
			read("b.txt");
		} catch (FileNotFoundException e) {
			// 抓取到的是编译期异常 抛出去的是运行期
			throw new RuntimeException(e);
		} finally {
			System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
		}
		System.out.println("over");
	}

	/*
	 * 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
	 */
	public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
		if (!path.equals("a.txt")) {// 如果不是 a.txt这个文件
			// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
			throw new FileNotFoundException("文件不存在");
		}
	}
}

当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法，此时finally才不会执行，否则finally永远会执行。

对比以下三段代码：

public static void main(String[] args) {
    try {
        System.out.println(10/0);
    } catch (Exception e) {
        System.out.println("除数不能为0");
    } finally {
        System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
    }
    System.out.println("over");
}

/* 运行结果：
	除数不能为0
	不管程序怎样，这里都将会被执行。
	over
*/

public static void main(String[] args) {
    try {
        System.out.println(10/0);
    } catch (Exception e) {
        System.out.println("除数不能为0");
        return;
    } finally {
        System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
    }
    System.out.println("over");
}

/* 运行结果：
	除数不能为0
	不管程序怎样，这里都将会被执行。
*/

public static void main(String[] args) {
    try {
        System.out.println(10/0);
    } catch (Exception e) {
        System.out.println("除数不能为0");
        System.exit(0);
    } finally {
        System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
    }
    System.out.println("over");
}

/* 运行结果：
	除数不能为0
*/

异常注意事项

• 多个异常使用捕获又该如何处理呢？

  1、多个异常分别处理。

  2、多个异常一次捕获，多次处理。

  3、多个异常一次捕获一次处理。

  一般我们是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：

  try{
       编写可能会出现异常的代码
  }catch(异常类型A  e){  当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获.
       处理异常的代码
       //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
  }catch(异常类型B  e){  当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获.
       处理异常的代码
       //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
  }
  

  注意：这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。

• 运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。

• 如果finally有return语句，永远返回finally中的结果，避免该情况.

• 如果父类抛出了多个异常，子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。

• 父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出

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SUN没有定义好的,此时我们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。

在上述代码中，发现这些异常都是JDK内部定义好的，但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在JDK中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢？

什么是自定义异常类

在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.

自定义一个业务逻辑异常: RegisterException。一个注册异常类。

异常类如何定义

1. 自定义一个编译时异常: 自定义类 并继承于java.lang.Exception。
2. 自定义一个运行时时的异常类:自定义类 并继承于java.lang.RuntimeException。

class AgeException extends RuntimeException{
	AgeException(String message){
		super(message);
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		throw new AgeException("年龄出问题啦");
	}
}