异常处理

异常概述与异常体系结构

在使用计算机语言进行项目开发的过程中,即使程序员把代码写得尽善尽美,在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题,因为很多问题不是靠代码能够避免的,比如:客户输入数据的格式,读取文件是否存在,网络是否始终保持通畅等等。

异常:在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)

Java程序在执行过程中所发生的异常事件可分为两类:

  • Error: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和OOM。一般不编写针对性的代码进行处理。
  • 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
    • 数组角标越界

对于这些错误,一般有两种解决方法:一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是由程序员在编写程序时,就考虑到错误的检测、错误消息的提示,以及错误的处理。

捕获错误最理想的是在编译期间,但有的错误只有在运行时才会发生。比如:除数为0,数组下标越界等

分类:编译时异常运行时异常

1.运行时异常
是指编译器不要求强制处置的异常。一般是指编程时的逻辑错误,是程序员应该积极避免其出现的异常。java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。
对于这类异常,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。

2.编译时异常

  • 是指编译器要求必须处置的异常。即程序在运行时由于外界因素造成的一般性异常。编译器要求Java程序必须捕获或声明所有编译时异常。
  • 对于这类异常,如果程序不处理,可能会带来意想不到的结果。

常见异常

java.lang.RuntimeException

  • ClassCastException
  • ArrayIndexOutOfBoundsException
  • NullPointerException
  • ArithmeticException
  • NumberFormatException
  • InputMismatchException
  • 。。。

java.io.IOExeption

  • FileNotFoundException
  • EOFException

java.lang.ClassNotFoundException
java.lang.InterruptedException
java.io.FileNotFoundException
java.sql.SQLException

ArrayIndexOutOfBoundsException

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public class IndexOutExp {
public static void main(String[] args) {
String friends[] = { "lisa", "bily", "kessy" };
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(friends[i]); // friends[4]?
}
System.out.println("\nthis is the end");
}
}

NullPointerException

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public class NullRef {
int i = 1;
public static void main(String[] args) {
NullRef t = new NullRef();
t = null;
System.out.println(t.i);
}
}

ArithmeticException

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public class DivideZero {
int x;
public static void main(String[] args) {
int y;
DivideZero c=new DivideZero();
y=3/c.x;
System.out.println("program ends ok!");
}
}

ClassCastException

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public class Order {
public static void main(String[] args) {
Object obj = new Date();
Order order;
order = (Order) obj;
System.out.println(order);
}
}

异常处理机制一:try-catch-finally

在编写程序时,经常要在可能出现错误的地方加上检测的代码,如进行x/y运算时,要检测分母为0,数据为空,输入的不是数据而是字符等。过多的if-else分支会导致程序的代码加长、臃肿,可读性差。因此采用异常处理机制。

Java异常处理
Java采用的异常处理机制,是将异常处理的程序代码集中在一起,与正常的程序代码分开,使得程序简洁、优雅,并易于维护。

Java异常处理的方式:

  • 方式一:try-catch-finally

  • 方式二:throws + 异常类型

  • Java提供的是异常处理的抓抛模型

  • Java程序的执行过程中如出现异常,会生成一个异常类对象,该异常对象将被提交给Java运行时系统,这个过程称为抛出(throw)异常

异常对象的生成

  • 由虚拟机自动生成:程序运行过程中,虚拟机检测到程序发生了问题,如果在当前代码中没有找到相应的处理程序,就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并抛出——自动抛出
  • 由开发人员手动创建Exception exception = new ClassCastException();——创建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响,和创建一个普通对象一样。

异常的抛出机制


为保证程序正常执行,代码必须对可能出现的异常进行处理。

如果一个方法内抛出异常,该异常对象会被抛给调用者方法中处理。如果异常没有在调用者方法中处理,它继续被抛给这个调用方法的上层方法。这个过程将一直继续下去,直到异常被处理。这一过程称为捕获(catch)异常。

如果一个异常回到main()方法,并且main()也不处理,则程序运行终止。

程序员通常只能处理Exception,而对Error无能为力。

异常处理是通过try-catch-finally语句实现的。

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try{
...... //可能产生异常的代码
}
catch( ExceptionName1 e ){
...... //当产生ExceptionName1型异常时的处置措施
}
catch( ExceptionName2 e ){
......
//当产生ExceptionName2型异常时的处置措施
}
[ finally{
......
//无论是否发生异常,都无条件执行的语句
} ]

try
捕获异常的第一步是用try{…}语句块选定捕获异常的范围,将可能出现异常的代码放在try语句块中。
catch (Exceptiontype e)
在catch语句块中是对异常对象进行处理的代码。每个try语句块可以伴随一个或多个catch语句,用于处理可能产生的不同类型的异常对象。

如果明确知道产生的是何种异常,可以用该异常类作为catch的参数;也可以用其父类作为catch的参数。
比如:可以用ArithmeticException类作为参数的地方, 就可以用RuntimeException类作为参数,或者用所有异常的父类Exception类作为参数。
但不能是与ArithmeticException类无关的异常,如NullPointerException(catch中的语句将不会执行)。

捕获异常的有关信息
与其它对象一样,可以访问一个异常对象的成员变量或调用它的方法。

  • getMessage() 获取异常信息,返回字符串
  • printStackTrace() 获取异常类名和异常信息,以及异常出现在程序中的位置。返回值void

finally

  • 捕获异常的最后一步是通过finally语句为异常处理提供一个统一的出口,使得在控制流转到程序的其它部分以前,能够对程序的状态作统一的管理。
  • 不论在try代码块中是否发生了异常事件,catch语句是否执行,catch语句是否有异常,catch语句中是否有returnfinally块中的语句都会被执行。
  • finally语句和catch语句是任选的。

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package com.javami.day14.exer;

public class IndexOutExp {
public static void main(String[] args) {
String friends[] = { "lisa", "bily", "kessy" };
try {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(friends[i]);
}
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
System.out.println("index err");
}
System.out.println("\nthis is the end");
}
}

不捕获异常时的情况

前面使用的异常都是RuntimeException类或是它的子类,这些类的异常的特点是:即使没有使用try和catch捕获,Java自己也能捕获,并且编译通过( 但运行时会发生异常使得程序运行终止 )。

如果抛出的异常是IOException等类型的非运行时异常,则必须捕获,否则编译错误。也就是说,我们必须处理编译时异常,将异常进行捕捉,转化为运行时异常。

IOException异常处理举例(1)

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import java.io.*;
public class IOExp {
public static void main(String[] args) {
FileInputStream in = new FileInputStream("atguigushk.txt");
int b;
b = in.read();
while (b != -1) {
System.out.print((char) b);
b = in.read();
}
in.close();
}
}

IOException异常处理举例(2)

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import java.io.*;
public class IOExp {
public static void main(String[] args) {
try {
FileInputStream in = new FileInputStream("atguigushk.txt");
int b;
b = in.read();
while (b != -1) {
System.out.print((char) b);
b = in.read();
}
in.close();
} catch (IOException e) {
System.out.println(e);
} finally {
System.out.println(" It’s ok!");
}
}
}

异常处理机制二:throws

声明抛出异常是Java中处理异常的第二种方式

  • 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。
  • 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。

声明抛出异常举例:

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public 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(file);
..……
}
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import java.io.*;
public class ThrowsTest {
public static void main(String[] args) {
ThrowsTest t = new ThrowsTest();
try {
t.readFile();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void readFile() throws IOException {
FileInputStream in = new FileInputStream("atguigushk.txt");
int b;
b = in.read();
while (b != -1) {
System.out.print((char) b);
b = in.read();
}
in.close();
}
}

重写方法声明抛出异常的原则

重写方法不能抛出比被重写方法范围更大的异常类型。在多态的情况下,对methodA()方法的调用-异常的捕获按父类声明的异常处理。

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public class A {
public void methodA() throws IOException {
……
} }
public class B1 extends A {
public void methodA() throws FileNotFoundException {
……
} }
public class B2 extends A {
public void methodA() throws Exception { //报错
……
} }

手动抛出异常:throw

Java异常类对象除在程序执行过程中出现异常时由系统自动生成并抛出,也可根据需要使用人工创建并抛出。

  • 首先要生成异常类对象,然后通过throw语句实现抛出操作(提交给Java运行环境)。
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    IOException e = new IOException();
    throw e;
  • 可以抛出的异常必须是Throwable或其子类的实例。下面的语句在编译时将会产生语法错误:
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    throw new String("want to throw");

用户自定义异常类

  • 一般地,用户自定义异常类都是RuntimeException的子类。
  • 自定义异常类通常需要编写几个重载的构造器
  • 自定义异常需要提供serialVersionUID
  • 自定义的异常通过throw抛出。
  • 自定义异常最重要的是异常类的名字,当异常出现时,可以根据名字判断异常类型。

用户自定义异常类MyException,用于描述数据取值范围错误信息。用户自己的异常类必须继承现有的异常类。

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package com.javami.day14.exer;

public class MyException extends Exception{
static final long serialVersionUID = 13465653435L;
private int idnumber;

public MyException(String message, int id) {
super(message);
this.idnumber = id;
}

public int getId() {
return idnumber;
}

}
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package com.javami.day14.exer;

public class MyExpTest {
public void regist(int num) throws MyException {
if (num > 0)
throw new MyException("人数为负值,不合理", 3);
else
System.out.println("登记人数" + num);
}
public void manager() {
try {
regist(100);
} catch (MyException e) {
System.out.print("登记失败,出错种类" + e.getId());
}
System.out.print("\n本次登记操作结束");
}
public static void main(String args[]) {
MyExpTest t = new MyExpTest();
t.manager();
}
}

编写应用程序EcmDef.java,接收命令行的两个参数,要求不能输入负数,计算两数相除。
对数据类型不一致(NumberFormatException) 、 缺少命令行参(ArrayIndexOutOfBoundsException、除0(ArithmeticException)及输入负数(EcDef 自定义的异常)进行异常处理。

提示
(1)在主类(EcmDef)中定义异常方法(ecm)完成两数相除功能。
(2)在main()方法中使用异常处理语句进行异常处理。
(3)在程序中,自定义对应输入负数的异常类(EcDef)。
(4)运行时接受参数 java EcmDef 20 10 //args[0]=“20” args[1]=“10”
(5)Interger类的static方法parseInt(String s)将s转换成对应的int值。
如:int a=Interger.parseInt(“314”);//a=314;

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package com.javami.day15;
/*
编写应用程序EcmDef.java,接收命令行的两个参数,要求不能输入负数,计算两数相除。
对数据类型不一致(NumberFormatException)、缺少命令行参数(ArrayIndexOutOfBoundsException、
除0(ArithmeticException)及输int result = ecm(i,j);入负数(EcDef 自定义的异常)进行异常处理。
提示:
(1)在主类(EcmDef)中定义异常方法(ecm)完成两数相除功能。
(2)在main()方法中使用异常处理语句进行异常处理。
(3)在程序中,自定义对应输入负数的异常类(EcDef)。
(4)运行时接受参数 java EcmDef 20 10 //args[0]=“20” args[1]=“10”
(5)Interger类的static方法parseInt(String s)将s转换成对应的int值。
如:int a=Interger.parseInt(“314”); //a=314;*/

//自定义异常类
class EcDef extends Exception {

static final long serialVersionUID = -33875164229948L;

public EcDef() {
}

public EcDef(String msg) {
super(msg);
}
}


public class EcmDef {
public static void main(String[] args) {
try{
int i = Integer.parseInt(args[0]);
int j = Integer.parseInt(args[1]);

int result = ecm(i,j);

System.out.println(result);
}catch(NumberFormatException e){
System.out.println("数据类型不一致");
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println("缺少命令行参数");
}catch(ArithmeticException e){
System.out.println("除0");
}catch(EcDef e){
System.out.println(e.getMessage());
}

}

public static int ecm(int i,int j) throws EcDef{
if(i < 0 || j < 0){
throw new EcDef("分子或分母为负数了!");
}
return i / j;
}
}

总结:异常处理5个关键字


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