【Java 基础】异常

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title: 【Java 基础】 异常
date: 2022-12-14 14:11
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  - 细化主题/Java/基础
  - 细化主题/异常
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  - Java
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  - Java/基础
  - 异常
description: 异常

描述

Throwable 可以用来表示任何可以作为异常抛出的类，分为两种: Error 和 Exception。其中 Error 用来表示 JVM 无法处理的错误，Exception 分为两种:

受检异常 : 需要用 try…catch… 语句捕获并进行处理，并且可以从异常中恢复；
非受检异常 : 是程序运行时错误，例如除 0 会引发 Arithmetic Exception，此时程序崩溃并且无法恢复。

异常基础

异常关键字

try – 用于监听。将要被监听的代码(可能抛出异常的代码)放在try语句块之内，当try语句块内发生异常时，异常就被抛出。
catch – 用于捕获异常。catch用来捕获try语句块中发生的异常。
finally – finally语句块总是会被执行。它主要用于回收在try块里打开的物力资源(如数据库连接、网络连接和磁盘文件)。只有finally块，执行完成之后，才会回来执行try或者catch块中的return或者throw语句，如果finally中使用了return或者throw等终止方法的语句，则就不会跳回执行，直接停止。
throw – 用于抛出异常。
throws – 用在方法签名中，用于声明该方法可能抛出的异常。

异常的申明(throws)

注意：若是父类的方法没有声明异常，则子类继承方法后，也不能声明异常。

通常，应该捕获那些知道如何处理的异常，将不知道如何处理的异常继续传递下去。传递异常可以在方法签名处使用 throws 关键字声明可能会抛出的异常。

Throws抛出异常的规则

如果是不可查异常（unchecked exception），即Error、RuntimeException或它们的子类，那么可以不使用throws关键字来声明要抛出的异常，编译仍能顺利通过，但在运行时会被系统抛出。
必须声明方法可抛出的任何可查异常（checked exception）。即如果一个方法可能出现受可查异常，要么用try-catch语句捕获，要么用throws子句声明将它抛出，否则会导致编译错误
仅当抛出了异常，该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候，应该继续抛出，而不是囫囵吞枣。
调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法，则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。

异常的自定义

举例

public class MyException extends Exception {
    public MyException(){ }
    public MyException(String msg){
        super(msg);
    }
    // ...
}

异常的捕获

try-catch
try-catch-finally
try-finally
try-with-resource

try-catch

在一个 try-catch 语句块中可以捕获多个异常类型，并对不同类型的异常做出不同的处理

举例

private static void readFile(String filePath) {
    try {
        // code
    } catch (FileNotFoundException | UnknownHostException e) {
        // handle FileNotFoundException or UnknownHostException
    } catch (IOException e){
        // handle IOException
    }
}

try-catch-finally

举例

try {                        
    //执行程序代码，可能会出现异常                 
} catch(Exception e) {   
    //捕获异常并处理   
} finally {
    //必执行的代码
}

try-finally

finally遇见如下情况不会执行

在前面的代码中用了System.exit()退出程序。
finally语句块中发生了异常。
程序所在的线程死亡。
关闭CPU。

try-with-resource

JAVA 7 提供了更优雅的方式来实现资源的自动释放，自动释放的资源需要是实现了 AutoCloseable 接口的类。

举例

private  static void tryWithResourceTest(){
    try (Scanner scanner = new Scanner(new FileInputStream("c:/abc"),"UTF-8")){
        // code
    } catch (IOException e){
        // handle exception
    }
}

异常的层次结构

Java异常类层次结构图：

Throwable

Throwable 是 Java 语言中所有错误与异常的超类。

Throwable 包含两个子类：Error（错误）和 Exception（异常），它们通常用于指示发生了异常情况。

Throwable 包含了其线程创建时线程执行堆栈的快照，它提供了 printStackTrace() 等接口用于获取堆栈跟踪数据等信息。

Error

Error 类及其子类：程序中无法处理的错误，表示运行应用程序中出现了严重的错误。

此类错误一般表示代码运行时 JVM 出现问题。通常有 Virtual MachineError（虚拟机运行错误）、NoClassDefFoundError（类定义错误）等。比如 OutOfMemoryError：内存不足错误；StackOverflowError：栈溢出错误。此类错误发生时，JVM 将终止线程。

这些错误是不受检异常，非代码性错误。因此，当此类错误发生时，应用程序不应该去处理此类错误。按照Java惯例，我们是不应该实现任何新的Error子类的！

Exception (异常)

程序本身可以捕获并且可以处理的异常。Exception 这种异常又分为两类：运行时异常和编译时异常。

运行时异常

都是RuntimeException类及其子类异常，如NullPointerException(空指针异常)、IndexOutOfBoundsException(下标越界异常)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。

运行时异常的特点是Java编译器不会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，即使没有用try-catch语句捕获它，也没有用throws子句声明抛出它，也会编译通过。

非运行时异常（编译异常）

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。

可查的异常（checked exceptions）和不可查的异常（unchecked exceptions）

可查异常（编译器要求必须处置的异常）：

正确的程序在运行中，很容易出现的、情理可容的异常状况。可查异常虽然是异常状况，但在一定程度上它的发生是可以预计的，而且一旦发生这种异常状况，就必须采取某种方式进行处理。

除了RuntimeException及其子类以外，其他的Exception类及其子类都属于可查异常。这种异常的特点是Java编译器会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，要么用try-catch语句捕获它，要么用throws子句声明抛出它，否则编译不会通过。

不可查异常(编译器不要求强制处置的异常)

包括运行时异常（RuntimeException与其子类）和错误（Error）。

注意点

尽量使用标准的异常

重用现有的异常有几个好处：

它使得你的API更加易于学习和使用，因为它与程序员原来已经熟悉的习惯用法是一致的。
对于用到这些API的程序而言，它们的可读性更好，因为它们不会充斥着程序员不熟悉的异常。
异常类越少，意味着内存占用越小，并且转载这些类的时间开销也越小。

Java标准异常中有几个是经常被使用的异常。如下表格：

举例

异常	使用场合
IllegalArgumentException	参数的值不合适
IllegalStateException	参数的状态不合适
NullPointerException	在null被禁止的情况下参数值为null
IndexOutOfBoundsException	下标越界
ConcurrentModificationException	在禁止并发修改的情况下，对象检测到并发修改
UnsupportedOperationException	对象不支持客户请求的方法

对异常进行文档说明

当在方法上声明抛出异常时，也需要进行文档说明。目的是为了给调用者提供尽可能多的信息，从而可以更好地避免或处理异常。

在 Javadoc 添加 @throws 声明，并且描述抛出异常的场景。

优先捕获最具体的异常

不要捕获 Throwable 类

不要忽略异常

不要记录并抛出异常

包装异常时不要抛弃原始的异常

不要使用异常控制程序的流程

不要在finally块中使用return

总结

try、catch和finally都不能单独使用，只能是try-catch、try-finally或者try-catch-finally。
try语句块监控代码，出现异常就停止执行下面的代码，然后将异常移交给catch语句块来处理。
finally语句块中的代码一定会被执行，常用于回收资源。
throws：声明一个异常，告知方法调用者。
throw ：抛出一个异常，至于该异常被捕获还是继续抛出都与它无关。

Java编程思想一书中，对异常的总结。

在恰当的级别处理问题。（在知道该如何处理的情况下了捕获异常。）
解决问题并且重新调用产生异常的方法。
进行少许修补，然后绕过异常发生的地方继续执行。
用别的数据进行计算，以代替方法预计会返回的值。
把当前运行环境下能做的事尽量做完，然后把相同的异常重抛到更高层。
把当前运行环境下能做的事尽量做完，然后把不同的异常抛到更高层。
终止程序。
进行简化（如果你的异常模式使问题变得太复杂，那么用起来会非常痛苦）。
让类库和程序更安全。

常用的异常

在Java中提供了一些异常用来描述经常发生的错误，对于这些异常，有的需要程序员进行捕获处理或声明抛出，有的是由Java虚拟机自动进行捕获处理。Java中常见的异常类:

RuntimeException
- java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 数组索引越界异常。当对数组的索引值为负数或大于等于数组大小时抛出。
- java.lang.ArithmeticException 算术条件异常。譬如：整数除零等。
- java.lang.NullPointerException 空指针异常。当应用试图在要求使用对象的地方使用了null时，抛出该异常。譬如：调用null对象的实例方法、访问null对象的属性、计算null对象的长度、使用throw语句抛出null等等
- java.lang.ClassNotFoundException 找不到类异常。当应用试图根据字符串形式的类名构造类，而在遍历CLASSPAH之后找不到对应名称的class文件时，抛出该异常。
- java.lang.NegativeArraySizeException 数组长度为负异常
- java.lang.ArrayStoreException 数组中包含不兼容的值抛出的异常
- java.lang.SecurityException 安全性异常
- java.lang.IllegalArgumentException 非法参数异常
IOException
- IOException：操作输入流和输出流时可能出现的异常。
- EOFException 文件已结束异常
- FileNotFoundException 文件未找到异常
其他
- ClassCastException 类型转换异常类
- ArrayStoreException 数组中包含不兼容的值抛出的异常
- SQLException 操作数据库异常类
- NoSuchFieldException 字段未找到异常
- NoSuchMethodException 方法未找到抛出的异常
- NumberFormatException 字符串转换为数字抛出的异常
- StringIndexOutOfBoundsException 字符串索引超出范围抛出的异常
- IllegalAccessException 不允许访问某类异常
- InstantiationException 当应用程序试图使用Class类中的newInstance()方法创建一个类的实例，而指定的类对象无法被实例化时，抛出该异常

【Java 基础】 异常

Metadata

描述

异常基础

异常关键字

异常的申明(throws)

Throws抛出异常的规则

异常的自定义

异常的捕获

try-catch

try-catch-finally

try-finally

try-with-resource

异常的层次结构

Throwable

Error

Exception (异常)

运行时异常

非运行时异常 （编译异常）

可查的异常（checked exceptions）和不可查的异常（unchecked exceptions）

可查异常（编译器要求必须处置的异常）：

不可查异常(编译器不要求强制处置的异常)

注意点

尽量使用标准的异常

对异常进行文档说明

优先捕获最具体的异常

不要捕获 Throwable 类

不要忽略异常

不要记录并抛出异常

包装异常时不要抛弃原始的异常

不要使用异常控制程序的流程

不要在finally块中使用return

总结

常用的异常

【Java 基础】异常

非运行时异常（编译异常）