美文网首页bugstac...
三十六、异常

三十六、异常

作者: 圣贤与无赖 | 来源:发表于2018-08-23 01:01 被阅读18次

    什么是异常?Java代码在运行时期发生的问题就是异常。
    在Java中,把异常信息封装成了一个类。当出现了问题时,就会创建异常类对象并抛出异常相关的信息(如异常出现的位置、原因等)。

    一、Java异常继承体系

    Java异常体系
    • 首先说明一点,java中的Exception类的子类不仅仅只是像上图所示只包含IOException和RuntimeException这两大类,事实上Exception的子类很多很多,主要可概括为:运行时异常与非运行时异常

    从上述图示可以看到:
    Thorwable类(表示可抛出)是所有异常和错误的超类,两个直接子类为ErrorException,分别表示错误和异常。其中异常类Exception又分为运行时异常(RuntimeException)非运行时异常, 这两种异常有很大的区别,也称之为不检查异常(Unchecked Exception)和检查异常(Checked Exception)*。
    下面将详细讲述这些异常之间的区别与联系:

    1. Error与Exception
    Error指程序在运行期间发生了某种错误(XxxError),Error错误通常没有具体的处理方式,程序将会结束运行。Error错误的发生往往都是系统级别的问题,它是由JVM产生和抛出的,比如OutOfMemoryError、ThreadDeath等。这些异常发生时,Java虚拟机(JVM)一般会选择线程终止。我们无法针对处理,只能修正代码。
    错误实例:

    public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[1024*1024*100];
    //该句运行时发生了内存溢出错误OutOfMemoryError,开辟了过大的数组空间,导致JVM在分配数组空间时超出了JVM内存空间,直接发生错误。
    }
    

    Exception指程序在编译、运行期间发生了某种异常(XxxException),我们可以对异常进行具体的处理。若不处理异常,程序将会结束运行。这种异常分两大类:运行时异常和非运行时异常。程序中应当尽可能去处理这些异常。
    异常实例:

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[3];
        System.out.println(arr[0]);
        System.out.println(arr[3]);
    // 该句运行时发生了数组索引越界异常ArrayIndexOutOfBoundsException,由于没有处理异常,导致程序无法继续执行,程序结束。
        System.out.println("over"); // 由于上面代码发生了异常,此句代码不会执行
    }
    

    2. 运行时异常和非运行时异常

    • 运行时异常都是RuntimeException类及其子类异常,如NullPointerExceptionIndexOutOfBoundsException等,这些异常是不检查异常,程序中可以选择捕获处理,也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的,程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。

      • 运行时期异常的特点:
        1. 方法中抛出运行时期异常,方法定义中无需throws声明,调用者也无需处理此异常
        2. 运行时期异常一旦发生,需要程序人员修改源代码.
    • 非运行时异常是RuntimeException以外的异常,类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常,如果不处理,程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常,一般情况下不自定义检查异常。

    异常继承体系总结:

        Throwable: 它是所有错误与异常的超类(祖宗类)
            |- Error 错误
            |- Exception 编译期异常,进行编译JAVA程序时出现的问题
                |- RuntimeException 运行期异常, JAVA程序运行过程中出现的问题
    

    二、 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。我们通过图解来解析下异常产生的过程。

    • 工具类
    class ArrayTools{
    //对给定的数组通过给定的角标获取元素。
    public static int getElement(int[] arr,int index)   {
            int element = arr[index];
            return element;
    }
    }
    
    • 测试类
    class ExceptionDemo2 {
        public static void main(String[] args)  {
            int[] arr = {34,12,67};
            int num = ArrayTools.getElement(arr,4)
            System.out.println("num="+num);
            System.out.println("over");
        }
    }
    
    • 上述程序执行过程图解:


      异常产生过程.png

    三、抛出异常throw和声明异常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。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。怎么告知呢?怎么将这个异常对象传递到调用者处呢?通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象;

    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");

    • 下面是异常类ArrayIndexOutOfBoundsException与NullPointerException的构造方法


      ArrayIndexOutOfBoundsException与NullPointerException的构造方法.png

    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。
    编写工具类,提供获取数组指定索引处的元素值:

    class ArrayTools{
        //通过给定的数组,返回给定的索引对应的元素值。
        public static int getElement(int[] arr,int index)   {
            /*
            若程序出了异常,JVM它会打包异常对象并抛出。但是它所提供的信息不够给力。想要更清晰,需要自己抛出异常信息。
    下面判断条件如果满足,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。
            */
            if(arr==null){
                throw new NullPointerException("arr指向的数组不存在");
            }
            if(index<0 || index>=arr.length){
                throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("错误的角标,"+index+"索引在数组中不存在");
            }
            int element = arr[index];
            return element;
        }
    }
    

    测试类

    class ExceptionDemo3 {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr = {34,12,67}; //创建数组
            int num = ArrayTools.getElement(null,2);// 调用方法,获取数组中指定索引处元素
    //int num = ArrayTools.getElement(arr,5);// 调用方法,获取数组中指定索引处元素
            System.out.println("num="+num);//打印获取到的元素值
        }
    }
    
    2. 声明异常throws

    声明: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(稍后讲解该方式),那么必须通过throws进行声明,让调用者去处理。

    • 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:

    class Demo{
        /*
        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 void show(int x)throws Exception {
            if(x>0){
                throw new Exception();
            } else {
                System.out.println("show run");
             }
        }
    }
    

    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。
    多个异常的情况,例如:

    public static int getElement(int[] arr,int index) throws NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException {
        if(arr==null){
            throw new NullPointerException("arr指向的数组不存在");
        }
        if(index<0 || index>=arr.length){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("错误的角标,"+index+"索引在数组中不存在");
        }
        int element = arr[index];
        return element;
    }
    

    四、捕获异常try…catch…finally

    捕获: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。

    捕获异常格式:
    try {
    //需要被检测的语句。
    }
    catch(异常类 变量) { //参数。
    //异常的处理语句。
    }
    finally {
    //一定会被执行的语句。
    }

    • 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。
    • 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。

    演示如下:

    class ExceptionDemo{
        public static void main(String[] args){ //throws ArrayIndexOutOfBoundsException
            try {
                  int[] arr = new int[3];
                System.out.println( arr[5] );// 会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException
                当产生异常时,必须有处理方式。要么捕获,要么声明。
            }
            catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { //括号中需要定义什么呢?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("异常发生了");
            } finally {
                  arr = null; //把数组指向null,通过垃圾回收器,进行内存垃圾的清除
    }
            System.out.println("程序运行结果");
        }
    }
    

    try…catch…finally异常处理的组合方式

    • try catch finally组合:检测异常,并传递给catch处理,并在finally中进行资源释放。
    • try catch组合 : 对代码进行异常检测,并对检测的异常传递给catch处理。对异常进行捕获处理。
    void show(){ //不用throws 
        try{
            throw new Exception();//产生异常,直接捕获处理
        }catch(Exception e){
    //处理方式  
        }
    }
    
    • 一个try 多个catch组合 : 对代码进行异常检测,并对检测的异常传递给catch处理。对每种异常信息进行不同的捕获处理。
    void show(){ //不用throws 
        try{
            throw new Exception();//产生异常,直接捕获处理
        }catch(XxxException e){
    //处理方式  
        }catch(YyyException e){
    //处理方式  
        }catch(ZzzException e){
    //处理方式  
        }
    }
    

    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。

    • try finally 组合: 对代码进行异常检测,检测到异常后因为没有catch,所以一样会被默认jvm抛出。异常是没有捕获处理的。但是功能所开启资源需要进行关闭,所有finally。只为关闭资源。
    void show(){//需要throws 
        try{
            throw new Exception();
        }finally {
            //释放资源
        }
    }
    

    五、异常在方法重写中细节

    • 子类覆盖父类方法时,如果父类的方法声明异常,子类只能声明父类异常或者该异常的子类,或者不声明。
    class Fu {
        public void method () throws RuntimeException {
    }
    }
    class Zi extends Fu {
        public void method() throws RuntimeException { }  //抛出父类一样的异常
        //public void method() throws NullPointerException{ } //抛出父类子异常
    }
    
    • 当父类方法声明多个异常时,子类覆盖时只能声明多个异常的子集。
    class Fu {
        public void method () throws NullPointerException, ClassCastException{
    }
    }
    class Zi extends Fu {
        public void method()throws NullPointerException, ClassCastException { }         public void method() throws NullPointerException{ } //抛出父类异常中的一部分
        public void method() throws ClassCastException { } //抛出父类异常中的一部分
    }
    
    • 当被覆盖的方法没有异常声明时,子类覆盖时无法声明异常的。
    class Fu {
        public void method (){
    }
    }
    class Zi extends Fu {
        public void method() throws Exception { }//错误的方式
    }
    
    • 接口中没有声明异常,而实现的子类覆盖方法时发生了异常,怎么办?
      无法进行throws声明,只能catch的捕获。万一问题处理不了呢?catch中继续throw抛出,但是只能将异常转换成RuntimeException子类抛出。
    interface Inter {
        public abstract void method();
    }
    class Zi implements Inter {
        public void method(){ //无法声明 throws Exception
            int[] arr = null;
            if (arr == null) {
                //只能捕获处理
                try{
    throw new Exception(“哥们,你定义的数组arr是空的!”);
    } catch(Exception e){
        System.out.println(“父方法中没有异常抛出,子类中不能抛出Exception异常”);
            //我们把异常对象e,采用RuntimeException异常方式抛出
            throw new RuntimeException(e);
    }
    }
    }
    }
    

    六、 异常中常用方法

    Throwable类常用方法.png
    • getMessage方法:返回该异常的详细信息字符串,即异常提示信息
    • toString方法:返回该异常的名称与详细信息字符串
    • printStackTrace:在控制台输出该异常的名称与详细信息字符串、异常出现的代码位置

    异常的常用方法代码演示:

    try {
        Person p= null;
        if (p==null) {
            throw new NullPointerException(“出现空指针异常了,请检查对象是否为null”);
    }
    } catch (NullPointerException e) {
        String message = e.getMesage();
        System.out.println(message ); 
        
        String result = e.toString();
        System.out.println(result); 
        
        e.printStackTrace(); 
    }
    

    七、自定义异常

    在上述代码中,发现这些异常都是JDK内部定义好的,并且这些异常不好找。书写时也很不方便,那么能不能自己定义异常呢?
    之前的几个异常都是java通过类进行的描述。并将问题封装成对象,异常就是将问题封装成了对象。这些异常不好认,书写也很不方便,能不能定义一个符合我的程序要求的异常名称。既然JDK中是使用类在描述异常信息,那么我们也可以模拟Java的这种机制,我们自己定义异常的信息,异常的名字,让异常更符合自己程序的阅读。准确对自己所需要的异常进行类的描述。

    1. 自定义异常类的定义

    通过阅读异常源代码:发现java中所有的异常类,都是继承Throwable,或者继承Throwable的子类。这样该异常才可以被throw抛出。
    说明这个异常体系具备一个特有的特性:可抛性——即可以被throw关键字操作。
    并且查阅异常子类源码,发现每个异常中都调用了父类的构造方法,把异常描述信息传递给了父类,让父类帮我们进行异常信息的封装。
    例如NullPointerException异常类源代码:

    public class NullPointerException extends RuntimeException {
        public NullPointerException() {
            super();//调用父类构造方法
        }
        public NullPointerException(String s) {
            super(s);//调用父类具有异常信息的构造方法
        }
    }
    

    现在,我们来定义个自己的异常,即自定义异常。
    格式:

    Class 异常名 extends Exception{ //或继承RuntimeException
        public 异常名(){
    }
        public 异常名(String s){ 
    super(s); 
    }
    }
    
    • 自定义异常继承Exception演示
    class MyException extends Exception{
        /*
        为什么要定义构造函数,因为看到Java中的异常描述类中有提供对异常对象的初始化方法。
        */
        public MyException(){
            super();
        }
        public MyException(String message)  {
            super(message);// 如果自定义异常需要异常信息,可以通过调用父类的带有字符串参数的构造函数即可。
        }
    }
    
    • 自定义异常继承RuntimeException演示
    class MyException extends RuntimeException{
        /*
        为什么要定义构造函数,因为看到Java中的异常描述类中有提供对异常对象的初始化方法。
        */
        MyException(){
            super();
        }
        MyException(String message) {
            super(message);// 如果自定义异常需要异常信息,可以通过调用父类的带有字符串参数的构造函数即可。
        }
    }
    

    自定义异常类实例:
    定义Person类,包含name与age两个成员变量。
    在Person类的有参数构造方法中,进行年龄范围的判断,若年龄为负数或大于200岁,则抛出NoAgeException异常,异常提示信息“年龄数值非法”。
    要求:在测试类中,调用有参数构造方法,完成Person对象创建,并进行异常的处理。

    • 自定义异常类
    class NoAgeException extends Exception{
        NoAgeException() {
            super();
        }
    
        NoAgeException(String message)  {
            super(message);
        }
    }
    
    • Person类
    class Person{
        private String name;
        private int age;
        Person(String name,int age) throws NoAgeException   {
            //加入逻辑判断。
            if(age<0 || age>200)        {
                throw new NoAgeException(age+",年龄数值非法");
            }
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        //定义Person对象对应的字符串表现形式。覆盖Object中的toString方法。
        public String toString()    {
            return "Person[name="+name+",age="+age+"]";
        }
    }
    
    • 测试类
    class ExceptionDemo{
        public static void main(String[] args) {
            try {
                Person p = new Person("xiaoming",20);
                System.out.println(p);
            }
            catch (NoAgeException ex){
                System.out.println("年龄异常啦");
            }
            System.out.println("over");
        }
    }
    

    总结一下,构造函数到底抛出这个NoAgeException是继承Exception呢?还是继承RuntimeException呢?

    • 继承Exception,必须要throws声明,一声明就告知调用者进行捕获(在编译时就知道),一旦问题处理了调用者的程序会继续执行。
    • 继承RuntimeExcpetion,不需要throws声明的,这时调用是不需要编写捕获代码的,因为调用根本就不知道有问题(程序运行时才知道)。一旦发生NoAgeException,调用者程序会停掉,并有jvm将信息显示到屏幕,让调用者看到问题,修正代码。

    相关文章

      网友评论

        本文标题:三十六、异常

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/mbjuiftx.html