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【Java】异常

2023-09-11 16:59

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1.认识异常

1.1 异常的概念

异常顾名思义（异：不同的常：平常），不同于平常的就是异常

比如：有一天篮球哥上完厕所，当他按冲水键的时候，发现冲水键坏了，那么这就是异常

Java中异常：程序执行过程中发生的不正常行为称为异常

1.2 常见的异常

我们写代码时，常见的异常有算术异常、数组越界异常、空指针异常

①算术异常

System.out.println(10/0);

运行结果：

②数组越界异常

int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};System.out.println(arr[7]);

运行结果：

③空指针异常

int[] arr = null;System.out.println(arr.length);

运行结果：

从上述几个常见异常运行结果中可以看出，不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述

算术异常是通过 java.lang 这个包里面的 ArithmeticException 这个类进行描述的
数组越界异常是通过 java.lang 这个包里面的 ArrayIndexOutOfBoundsException 这个类进行描述的
空指针异常是通过 java.lang 这个包里面的 NullPointerException 这个类进行描述的

2.异常的体系结构

上述我们只是举了几个常见的异常，但是异常种类繁多，为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理，Java内部维护了一个异常的体系结构：

上述讲的常见的异常都属于 Runtime Exception 运行时异常

Throwable：是异常体系中的顶层类，这个类派生出了两个子类一个是 Error（错误）和 Exception（异常）

Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表： StackOverflowError 和 OutOfMemoryError，一旦发生回力乏术
Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。就像我们之前举上厕所的例子一样，厕所修好了，就可以正常使用了

3.异常的分类

异常可能在编译时发生错误，还可能在运行时发生错误，根据发生的时机不同，可以将异常分为两类：

3.1 编译时异常

编译时异常：在程序编译期间发生的异常，就叫做编译时异常，也称为受检查异常。会直接报错，除非处理掉这个异常，程序才会正常编译

class Person {    private String name;    private int age;    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        return super.clone();    }    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {        Person person = new Person();        Person person1 = (Person)person.clone();    }}

如果不声明 throws CloneNotSupportedException，程序就不能正常编译。

throws CloneNotSupportedException 代表这个方法可能会出现异常，但是不进行处理，交给调用者进行处理。

在 Person 类中重写了父类 Object 里面的 clone 方法，并且声明了 throws CloneNotSupportedException 那么就是这个方法出现了异常，也不会进行处理。而是交给调用它的 main 方法进行处理，main 方法也声明了 throws CloneNotSupportedException，那么main方法也不会进行处理，也就交给调用 main 方法的处理，最后也就是交给了 JVM 去处理了

3.2 运行时异常

运行时异常：在程序运行期间发生的异常，就叫做运行时异常，也称为非受检查异常

RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。我们上述讲的算术异常、数组越界异常、空指针异常都是运行时异常。在写的时候并不会报错，在运行期间才会报错

注：编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。比如你把一个关键字写错了此时编译过程中就会出错, 这是 "编译期" 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到 class 文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误

4.异常的处理

异常的处理通常有两种：

4.1 事前防御型

事前防御型：就是用来防止出现异常，在操作之前就做充分的检查

class SignIn {    private String userName = "abc";    private int password = 123;    public void confirm(String userName,int password) {        if (!(this.userName.equals(userName))) {            System.out.println("用户名错误");            return;        }        if (!(this.password == password)) {            System.out.println("密码错误");            return;        }        System.out.println("登录成功");    }}public class Test {    public static void main(String[] args) {        SignIn signIn = new SignIn();        signIn.confirm("aaa",123);    }}

缺陷：正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱。

4.2 事后认错型

事后认错型：也就是先操作, 遇到问题再处理

public class Test {    public static void main(String[] args) {        try {            System.out.println(10/0);        } catch (ArithmeticException e) {            System.out.println("出现算术异常");        }        System.out.println("程序继续执行");    }}

运行结果：

优势：正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码

在Java中，异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、final、throws

5.事后认错型处理

5.1 异常的抛出

在编写程序的时候，如果程序出现了错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者。在Java中，通常借助 throw 关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者

语法形式：

throw new XXXException("异常产生的原因");

异常抛出的代码：

public class Test {    public static void fun(int[] arr,int index) {        if (arr == null) {            throw new NullPointerException("传递的数组为空");        }        if (index < 0 || index >= arr.length) {            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("下标越界");        }    }    public static void main(String[] args) {        int[] arr = new int[]{1,2,3};        fun(arr,5);    }}

运行结果：

注：

throw必须写在方法体内部
抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给JVM来处理
如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译
异常一旦抛出，其后的代码就不会执行

5.2 异常的捕捉

异常的捕捉是事后认错型的处理方式，主要有两种：异常声明 throws 以及捕获处理 try-catch

1.异常声明throws

异常声明 处在 方法声明时参数列表之后 ，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助 throws 将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常

语法格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1，异常类型2...{}

异常声明throws代码：

class Person {    private String name;    private int age;    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        return super.clone();    }    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {        Person person = new Person();        Person person1 = (Person)person.clone();    }}

运行结果：

注：

throws必须跟在方法的参数列表之后
声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
方法内部如果抛出了多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型具有父子关系，直接声明父类即可。
调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛出

2. 捕获处理 try-catch

throws 对异常并没有真正处理，而是将异常报告给抛出异常方法的调用者，由调用者处理。如果真正要对异常进行处理，就需要 try-catch

public class Test {    public static void fun(int[] arr,int index) {        try {            if (arr == null) {                throw new NullPointerException("传递的数组为空");            }            if (index < 0 || index >= arr.length) {                throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("下标越界");            }        } catch (NullPointerException e) {            e.printStackTrace();        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){            e.printStackTrace();        }    }    public static void main(String[] args) {        int[] arr = new int[]{1,2,3};        fun(arr,5);        System.out.println("代码继续执行");    }}

try 里面放的是将可能出现异常的代码
catch 是用来对异常进行捕获的
catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时，或者是try中抛出异常的子类时，就会被捕获到
catch 处理完成后，跳出try-catch结构，继续执行后序代码

注：

try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行
如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配，即异常不会被成功捕获，也就不会被处理，继续往外抛，直到 JVM 收到后中断程序----异常是按照类型来捕获的
try中可能会抛出多个不同的异常对象，则必须用多个catch来捕获----即多种异常，多次捕获
如果多个异常的处理方式是完全相同, 可以写在同一个catch后面用竖线分割
如果异常之间具有父子关系，一定是子类异常在前catch，父类异常在后catch

5.3 finally

在写程序时，有些特定的代码，不论程序是否发生异常，都需要执行。因为异常会引发程序的跳转，可能导致有些语句执行不到，finally 就是用来解决这个问题的

public class Test {    public static void fun(int[] arr,int index) {        try {            if (arr == null) {                throw new NullPointerException("传递的数组为空");            }            if (index < 0 || index >= arr.length) {                throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("下标越界");            }        }  finally {            System.out.println(123);        }    }    public static void main(String[] args) {        int[] arr = new int[]{1,2,3};        fun(arr,5);    }}

运行结果：

注：finally中的代码一定会执行的，一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作

finally 执行的时机是在方法返回之前(try 或者 catch 中如果有 return 会在这个 return 之前执行 finally). 但是如果 finally 中也存在 return 语句, 那么就会执行 finally 中的 return, 从而不会执行到 try 中原有的 return

异常处理流程总结：

程序先执行 try 中的代码
如果 try 中的代码出现异常, 就会结束 try 中的代码, 看和 catch 中的异常类型是否匹配
如果找到匹配的异常类型, 就会执行 catch 中的代码如果没有找到匹配的异常类型, 就会将异常向上传递到上层调用者
无论是否找到匹配的异常类型, finally 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行). 如果上层调用者也没有处理的了异常, 就继续向上传递
一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常, 就会交给 JVM 来进行处理, 此时程序就会异常终止

6. 自定义异常

不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述。当我们在实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构，那我们就需要自定义异常

自定义异常类，需要继承 Exception 或者 RunTimeException
实现一个带有String类型参数的构造方法，参数含义：出现异常的原因

public class TwoException extends RuntimeException {    public TwoException() {        super();    }    public TwoException(String str) {        super(str);    }}

public class Test {    public static void fun(int index) {        try {            if (index == 2) {                throw new TwoException("下标不为2");            }        }  catch (TwoException e){            e.printStackTrace();        }    }    public static void main(String[] args) {        int[] arr = new int[]{1,2,3};        fun(2);        System.out.println("程序继续执行");    }}

运行结果：